Interpretación microscópica de la presión en líquidos.

La presión se puede explicar a nivel microscópico para un gas con la teoría cinética de los gases. De ahí la presión pag está relacionado con la velocidad de las moléculas (y es causado por la gran cantidad de colisiones en el gas).

pag = metro norte a V v ¯ 2 3

Dónde metro es la masa de una molécula, norte a El número de Avogadro, V volumen, v ¯ 2 la velocidad media cuadrática de las moléculas.

Sin embargo no encontré una interpretación microscópica similar en el caso de los líquidos . En ese caso, las moléculas no son tan libres como en un gas, por lo que parece que la presión no está relacionada con la mayor o menor velocidad de las moléculas. Entonces, ¿qué es responsable de la presión del líquido, a nivel microscópico?

¿Existe una descripción microscópica bastante simple para la presión en los líquidos, como la que existe en la teoría cinética de los gases?

La teoría cinética básica de los gases, como supongo que ya sabrá, a menudo parte de la idea del gas ideal, en la que se considera que las partículas del gas no interactúan entre sí y, a menos que se tome el caso de alta presión, la densidad del gas es se supone que es bajo. Con líquidos, no puede asumir ninguna de estas condiciones. Forma de moléculas, que proporciona grados adicionales de libertad physics.stackexchange.com/questions/39706/…

Respuestas (2)

A diferencia de un gas, un líquido tiene un volumen finito a presión cero, es decir, un líquido que flota en el vacío no se expandiría más allá de cierto volumen. Este volumen está determinado por las fuerzas interatómicas/intermoleculares en el líquido.

Si observa la energía potencial entre dos moléculas líquidas en función de la distancia intermolecular r será algo como:

potencial líquido

( imagen de aquí )

Y el volumen de presión cero será aquel donde las distancias intermoleculares estén al mínimo de la energía potencial. Este será su volumen de presión cero. Si comprimes el líquido, empujas las moléculas hacia arriba en la curva de energía potencial más alta hacia las más pequeñas. r , y eso requiere trabajo, es decir, una fuerza, por lo que el líquido comprimido tiene presión.

Hay algún efecto del movimiento molecular y, de hecho, es por eso que los líquidos (generalmente) se expanden cuando los calientas. El pozo de potencial no es simétrico, por lo que a medida que agrega energía térmica, la distancia intermolecular media aumenta. r . Sin embargo, el principal mecanismo para mantener una presión es el potencial intermolecular.

¡Gran respuesta! Si puedo preguntar una cosa, al estudiar la ecuación de Bernoulli, a veces escuché sobre la presión como "energía por unidad de volumen", por lo que la presión parece estar estrictamente vinculada a la energía que posee el fluido. En el caso de los gases la relación es con la energía cinética, como ( 1 ) sugiere. En el caso del fluido, ¿esta energía a la que se vincula la presión es principalmente la energía potencial que describió en la respuesta (como dijo que el movimiento molecular es despreciable)?
@Sørën: depende. Supongamos que pones agua en 1 ºC y STP en una caja sellada luego caliéntelo a 99 ºC. Si el volumen de la caja se mantiene constante, la presión aumentará porque el agua intenta expandirse. La expansión, y por lo tanto la presión, se debe al movimiento vibratorio de las moléculas de agua que mueven la distancia media a mayor r . Entonces, el movimiento molecular está involucrado, pero está íntimamente relacionado con el potencial. No creo que ayude imaginar gas ideal como colisiones con la caja porque el camino libre medio de una molécula de agua es efectivamente cero.

La presión en los líquidos no es un fenómeno microscópico como lo es en los gases. En los líquidos hay dos fuentes de presión: 1) la causada por la tensión superficial (si la hay), y 2) la causada por la gravedad. La presión de la tensión superficial varía con el tamaño de la muestra debido a las diferentes relaciones de superficie a volumen. Probablemente hayas visto videos de astronautas pagando con líquido globular a 0 G en la ISS. Los globulares son esféricos porque eso minimiza la relación superficie/volumen. Esta presión juega un papel en el fenómeno de la lluvia helada. Las gotas de lluvia son tan pequeñas que la diferencia de presión dentro de la gota hace que la gota permanezca en estado líquido a temperaturas del aire inferiores al punto de congelación. El sobreenfriamiento también juega un papel en la lluvia helada.

En presencia de gravedad los líquidos son confinados por recipientes y la presión es una función lineal de la profundidad. Cerca del fondo del recipiente, la presión sobre las paredes del recipiente es la misma que en el fondo. Es solo el peso del líquido dividido por el área del fondo. A medida que se mueve hacia arriba desde el fondo, la presión disminuye ya que el peso del líquido por encima de ese punto disminuye.

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