¿Por qué el aire sigue siendo una mezcla?

Como todos sabemos, el aire se compone de muchos gases, incluidos el oxígeno y el dióxido de carbono. Descubrí que el dióxido de carbono es más pesado que el O 2 . ¿La diferencia de volumen desprecia la diferencia de masa? ¿Es lo mismo para todos los demás gases en el aire o hay otra fuerza que mantiene a todos estos gases juntos?

Si tomo una bocanada de aire fresco, ¿el aire exhalado será más pesado debido a su mayor contenido de CO 2 ? ¿Se caerá al suelo?

Incluso el más mínimo inicio de perturbación estimula el cambio de entrofia positiva y el caos. Hacer que diferentes cosas se fusionen. Cuando rocías perfume en medio de una habitación, se difunde incluso si no hay convección.
Sí, Tuğrul, pero verter aceite en una taza con agua no hará que se difundan, por lo que no siempre es así, la pregunta es por qué es con aire.
Tienes razón Marcus, tal vez la energía de activación para el desplazamiento hacia un fluido extraño es demasiado alta y su probabilidad es muy baja. Pero todavía hay una fracción muy muy pequeña que puede para el agua y el aceite.
Hice otra pregunta que es similar. No se trata de lo que le sucede al gas que exhalas, sino de la distribución general de la mezcla en equilibrio de gases ideales de diferentes fórmulas de masa. Aunque es parte de la imagen, la convección es tan importante para la Tierra que es poco probable que la diminuta estratificación vertical debida a la diferencia de masa importe para la vida cotidiana. física.stackexchange.com/q/34785

Respuestas (3)

De sus comentarios, parece que efectivamente está preguntando "¿por qué los gases se mezclan tan fácilmente?"

Si un sistema como una mezcla de gases se mantiene a temperatura constante en un volumen constante , el estado de equilibrio corresponde al mínimo de energía libre de Helmholtz:

A = tu − T S

Como ves, por A para llegar al mínimo ya sea la energía tu debería disminuir o la entropía S debería aumentar (o ambos en realidad).

Minimizar la energía. La mayor parte de la energía de los gases comunes en condiciones normales proviene de su energía cinética definida por la temperatura. La energía debida al potencial intermolecular es despreciable. Entonces, la única posibilidad de reducir la energía es reducir la energía gravitatoria. En esencia, requeriría que la mezcla se separe perfectamente: los gases pesados ​​en el fondo y los gases ligeros en la parte superior.

Maximizando la entropía La máxima entropía para el sistema en cuestión (bajo condiciones específicas) implicaría una mezcla perfecta, el estado de mayor desorden. Eso es en realidad lo que impulsa la difusión.

Entonces, como puede ver, el estado de equilibrio es un compromiso entre baja energía y alta entropía. Para los gases gana la entropía, porque no hay mucha diferencia de energía entre una mezcla y un estado separado (aparte de la gravedad, que todavía es pequeña).

En cuanto a su ejemplo con aceite y agua, la situación es opuesta. A diferencia de los gases, una cantidad considerable de energía en los líquidos proviene de fuerzas intermoleculares. Por lo tanto, hay una gran diferencia en la energía de interacción agua-agua o agua-aceite, por lo que es preferible separarlos para minimizar considerablemente la energía.

+1 en el lugar. Las fuerzas intermoleculares son más importantes en los líquidos porque el espacio intermolecular promedio es mucho más corto.
¿Lo entiendo? ¿Reducir la atracción gravitacional hará que los gases se estratifiquen? Explicaría por qué el aire se estratifica en las capas más altas de la atmósfera, según datos vinculados por Zhermes. ¡Pero no tiene sentido para mí, ya que la gravedad es la fuerza que hace que las sustancias se estratifiquen en primer lugar!
"reducir la energía gravitatoria" --- destinado a reducir la energía del gas en el campo gravitatorio mediante la estratificación del gas, gramo no cambia, es la configuración del gas la que cambia. Es como decir que se reduce la energía gravitacional de una roca moviéndola hacia abajo desde una colina.
Oh, lo siento, me costó mucho entender la energía gravitacional, hasta que la busqué en wiki y encontré que es lo que yo conozco como "energía potencial". Tal vez debería señalar que soy un ignorante en física: D. Gracias por tu respuesta, pero acepto la de Zhermes. Sin embargo, desearía poder aceptar ambos.

El CO 2 se equilibrará, en promedio, ligeramente más bajo que el O 2 en un campo gravitatorio. Pero la diferencia en la fuerza de la gravedad es muy pequeña en comparación con el movimiento térmico aleatorio de las moléculas, por lo que el efecto es insignificante en la vida cotidiana.

En el contexto de la atmósfera en su conjunto, esto puede ser un efecto no despreciable (p. ej., este enlace ), y en contextos astrofísicos, esto puede ser muy importante (p. ej., este documento o este ).

Entonces, según tengo entendido, hay factores aleatorios, como el viento, la superficie calentada, las reacciones químicas en/cerca de la superficie, que hacen que el aire debajo de la mesosfera se mezcle. También me pregunto: si tomo dos recipientes vacíos (solo vacío en el interior), los abro en lados opuestos de mi habitación y luego los cierro y verifico los gases en el laboratorio, ¿se compararían ambos casi perfectos o las diferencias podrían ser realmente sustanciales? ?
Tienes razón, pero el factor más importante que mantiene los gases mezclados es su energía térmica: cada molécula está volando al azar porque está caliente (incluso en la atmósfera superior 'fría', todavía se mueve rápidamente), y esto mantiene las cosas bien mezcladas. Si hicieras el experimento de los contenedores en lados opuestos de la habitación, siempre serían increíblemente casi idénticos (ningún dispositivo podría medir la diferencia). Hay alrededor de 10 3 3 partículas que serían capturadas -- las estadísticas para tenerlas mezcladas son muy fuertes.

El aire exhalado es más ligero, porque está más caliente, y esto inunda la diferencia de densidad de CO2. Pero si tiene CO2 puro, caerá antes de difundirse en el aire que lo rodea --- hay una demostración común de verter CO2 en una vela para apagarla, puede hacerlo como si estuviera vertiendo agua, el CO2 desplaza el oxígeno y la vela muere.

¿Por qué el aire sigue siendo una mezcla?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v