6 votos

¿Por qué no cambia la temperatura del gas en un recipiente que se mueve con velocidad constante?

Los cambios sistemáticos no afectan al equilibrio termodinámico.

¿Qué significa esto? ¿Y qué tipo de cambios sistemáticos se permiten?

El recipiente con el gas está inmóvil hasta cierto tiempo, luego se le da una velocidad constante y se pregunta la temperatura final; la respuesta dice que los cambios sistemáticos no afectan al equilibrio termodinámico y la temperatura permanece constante.

3voto

TheCrab Puntos 136

Considere dos moléculas que se mueven en dirección opuesta en un recipiente. enter image description here

Caso 1: Velocidad del contenedor=0

Ambas moléculas rebotan con sus velocidades iniciales y el KE neto permanece constante.

Caso 2: Velocidad del contenedor=V

Para la molécula que se mueve a lo largo de V, si la velocidad inicial es v, la velocidad de rebote=v-2V y para la molécula de la izquierda, velocidad de rebote=v+2V

KE final del sistema=0,5m((v+2V)^2+(v-2V)^2)=0,5m(2v^2+8V^2).

Como V es muy inferior a v, el KE final=0,5m(2v^2)=Ke inicial del sistema.

Como el sistema está formado por moléculas de gas en todas las direcciones al azar, el KE neto permanece casi igual y el cambio en T no es perceptible.

1voto

Fernando Briano Puntos 3704

Es más sencillo pensar en la termodinámica definición de temperatura, para empezar, el de la izquierda:

temprature

donde N es el número de moléculas, n el número de moles, R la constante de los gases y k la constante de Boltzmann.

Para la expresión de la derecha, la aleatoriedad está implícita, Movimiento browniano después de todo llevó el modelo molecular, y es básicamente al azar.

La identificación de la temperatura como la misma cantidad en ambas expresiones es válida cuando se cumplen las condiciones de ambas expresiones.

temperat

Mover un volumen fijo a una presión fija no cambia su temperatura , es un macroestado definido para el que se utilizan los microestados de la derecha para promediar las velocidades moleculares.

Si la aleatoriedad no se mantiene, como en el caso de un sistema en movimiento, el hecho de que no observemos un aumento de la temperatura en los sistemas en movimiento nos lleva a una respuesta de Deechit Poudel, la rms de la velocidad de las moléculas de gas es grande, y la contribución del movimiento es pequeña para los movimientos diarios. Esto se puede comprobar con este calculadora:

Para 20C en el aire, la velocidad más probable de las moléculas es de 400m/segundo, mayor que la velocidad del sonido.

Para velocidades supersónicas y velocidades acordes con la velocidad del sonido, la relación exige como axioma la aleatoriedad, imo.

0voto

Owen Boyle Puntos 732

¿Dónde se mide la temperatura?

Si se mide utilizando un termómetro que está dentro de la cámara, viajando con el gas, entonces no se observará ninguna diferencia en relación a cuando la cámara está en reposo (obviamente, estamos asumiendo algún marco de referencia clásico y global aquí...).

Sin embargo, si se mide desde en el exterior la cámara, en el marco de reposo global, entonces usted encontrará que es más caliente.

Para ver cómo el gas puede tener una temperatura diferente según el lugar desde el que se mida, hay que tener en cuenta que la temperatura no es más que una medida del cambio de momento que sufren las partículas del gas cuando chocan con el termómetro. Si el termómetro se desplaza junto con el gas, entonces sólo registra su movimiento térmico en el marco móvil. Si el termómetro está en reposo y el gas pasa zumbando y lo golpea, se obtiene el movimiento térmico más el movimiento relativo.

-1voto

AndrewPK Puntos 263

Esto significa que los cambios que se produzcan en el conjunto del gas no afectarán a su temperatura. Esto se debe a que la temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las partículas.

$ T \alpha KE_{average}$

Como en un gas ideal todas las partículas se mueven en trayectorias rectas al azar, un aumento de la velocidad en una dirección para todas las partículas no cambiará realmente sus energías cinéticas medias.

Por lo tanto, el equilibrio termodinámico no cambia.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X