Temperatura de los gases

No puedo encontrar ninguna ley que establezca esto (¿tal vez la ley de los gases combinados lo hace y la estoy malinterpretando?), pero Feynman dijo que si comprimes un gas, la temperatura aumenta. Esto tiene sentido, por ejemplo, en un motor diésel (o un motor de gasolina con un octanaje insuficiente o una relación de compresión demasiado alta). Además, debe pensar en un pistón que "golpea" partículas a medida que se comprime, tiene sentido que se imparta energía.

Pero continúa diciendo que cuando el gas se expande, hay una disminución de la temperatura. Esto solía tener más sentido para mí, pero cuanto más lo pienso, ya no lo tiene. ¿ Por qué las partículas perderían energía si el recipiente se expande?

Deberías echar un vistazo a la ley de los gases ideales : pag V = norte R T . Si bajas el volumen V pero la presión pag y número de partículas norte permanece constante, la temperatura T debe aumentar Y viceversa.
@DaPhil, aunque este comentario es razonable, no responde la pregunta en el sentido de que proporciona una intuición.
@Danu Tienes razón. Solo quería dar una pista en la dirección correcta. Por eso solo comenté y no respondí.

Respuestas (2)

Solo para completar, cuando un gas se expande, su temperatura no cambia necesariamente. La temperatura del gas solo cambia si funciona en algo, por ejemplo, su contenedor, como se explica en la respuesta de Danu. Si un gas se expande en el vacío, no realiza trabajo y (en una primera aproximación) su temperatura no cambia. Este tipo de expansión se conoce como expansión Joule .

Utilicé el calificador en una primera aproximación anterior porque solo se garantiza que la temperatura no cambie si el gas es ideal . En los gases reales, hay fuerzas que actúan entre las moléculas de gas e incluso en una expansión Joule, el gas puede realizar un trabajo en contra de estas fuerzas y la energía cinética de las moléculas de gas y, por lo tanto, la temperatura puede cambiar. Esto se conoce como el efecto Joule-Thomson .

Considere un gas en un recipiente. Cuando el recipiente se expande, el gas se enfría. El quid está en pensar por qué se expande el contenedor. La razón por la que el contenedor se expande es porque hay partículas de gas que golpean las paredes y las empujan hacia afuera: ¡realizan trabajo en las paredes!

Este trabajo en las paredes les cuesta algo de energía, por lo que ahora tienen menos energía cinética. La energía cinética promedio es proporcional a la temperatura, por lo que cuando la energía cinética disminuye, también lo hace la temperatura. Esto, y mucho más, se resume perfectamente en la ley de los gases ideales:

PAG V = norte R T
dónde R es la constante universal de los gases, norte el número de moles de partículas, y PAG , V y T son la presión, el volumen y la temperatura (en unidades SI).

gracias por la explicación y puedo ver con la ecuación por qué eso es cierto. pero en términos de visualización, ¿un gas dentro de un recipiente expandido no golpearía las paredes con menos frecuencia que uno en un recipiente más pequeño porque cada partícula tendría que viajar una distancia más larga antes de chocar con cualquier otra cosa?
Claro, pero eso no cambia el hecho de que cada colisión que mueve las paredes le cuesta algo de energía a la partícula.
bien, entonces el cambio de temperatura solo se aplica si el gas es lo que expande el recipiente. pero digamos que tienes un pistón que empujas hacia arriba y hacia abajo. al empujarlo hacia abajo, está impartiendo energía adicional al gas y eso aumentará la temperatura. Sin embargo, si tira del pistón hacia arriba, el gas no se enfriará más de lo que estaría a temperatura ambiente. Sin embargo, si esperara y permitiera que el gas empujara el pistón hacia arriba, entonces la temperatura bajaría porque parte de esa energía se usa para empujar el pistón hacia arriba. ¡Gracias por tomarse el tiempo para ayudarme con esto!
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