Si disminuyo la presión de aire en un recipiente cerrado, ¿se calentará el recipiente?

Answer 1

Este es un buen escenario para demostrar la termodinámica y la diferencia entre calor y temperatura.

Hay varias herramientas educativas en línea que mis maestros nos mostraron para demostrar esto. También puede probar esto con una lata de aerosol.

El calor es la cantidad de energía cinética en un volumen dado. Un balde de agua contiene más calor total que un balde de aire porque hay más partículas para almacenar energía en ese espacio. Sin embargo, pueden tener la misma temperatura. ¿Por qué? Porque la temperatura es el PROMEDIO de la energía de las partículas, no la cantidad total. La temperatura es cuánto chocan las partículas entre sí.

Entonces tienes tu lata de aerosol. Cuando el gas se puso en la lata, se comprimió para que todas las partículas chocaran entre sí con más frecuencia. Entonces, el gas transfirió su energía al exterior hasta que la temperatura en el interior se convirtió en la misma que la temperatura fuera de la lata, perdiendo calor.

Entonces, si el gas liberara la presión en la lata rociando un poco, habría menos golpes. Ha perdido calor con esas partículas escapadas, y debido a que la presión no aumentó para compensar, perdió temperatura.

Para ilustrar lo que estoy tratando de decir, aquí hay algunos ejemplos de la vida real de esto.

Tengo una lata de aerosol limpiador de rodamientos para limpiar mis patines. Si rocio las cosas durante unos diez segundos, la lata se vuelve significativamente más fría que cuando comenzó. De hecho, ¡a veces se forma hielo en la superficie de la lata! Esto demuestra cómo la disminución de la presión disminuye la temperatura.

Este tipo de cosas también es cómo funcionan los refrigeradores. Tienen una bobina de líquido que corre alrededor del refrigerador que recoge el calor del interior del refrigerador. La bomba comprime este fluido para aumentar su temperatura y liberar su calor al exterior, luego lo descomprime y se vuelve mucho más frío al final de la superficie alrededor del refrigerador para recuperar el calor del interior nuevamente.

En resumen, no, eliminar un gas de un recipiente no lo hará más caliente. Realmente lo hará más frío.

Espero no haber sido confuso.

Answer 2

En la situación aproximadamente ideal, se aplica la ley del gas. PV = nRT. Suponiendo un recipiente rígido, la única forma de disminuir la presión es eliminar el gas o reducir su temperatura. Como se trata de un recipiente cerrado, no podemos eliminar el gas, por lo que la única forma de reducir la presión en el recipiente es disminuir su temperatura enfriando el recipiente. A medida que disminuye la temperatura (T), la presión P también debe disminuir porque el volumen del recipiente (V) y el número de moles de gas en el recipiente (n) no cambian.

Las moléculas de gas viajan muy cerca de la velocidad constante entre colisiones. Si están más separados, solo significa que viajan más antes de chocar. La temperatura está relacionada con la velocidad de las moléculas de aire.

Answer 3

La temperatura aumentaría si pudieras dejar escapar a las moléculas más lentas mientras se retienen las moléculas más rápidas. Es la velocidad promedio de las moléculas lo que determina la temperatura. Si no filtra la velocidad, la velocidad promedio se mantendrá igual, al igual que la temperatura. Aunque medir la temperatura sin cambiar la temperatura será más difícil.

Answer 4

No lo hará, aunque la respuesta depende un poco de los detalles de la válvula unidireccional, pero ignorando eso y considerando que es una forma del demonio de Maxwell [1] que solo permite que todas las moléculas que se acercan a la válvula desde adentro se vayan , pero ninguno desde el exterior, la temperatura se mantendrá igual, pero la presión dentro del recipiente disminuirá. Las partículas no saben que necesitan viajar a los bordes del contenedor y rebotar en él, no hay ninguna ley que diga que deben hacerlo. Los mostos, en física, suelen ser leyes de conservación, energía, masa, etc. deben conservarse. La temperatura está relacionada con la energía cinética de las moléculas, temperaturas más altas resultarán en energías cinéticas promedio más altas. La presión caerá dentro del contenedor, ya que habrá menos rebotes (si así es como quiere pensarlo), de las moléculas de gas fuera de los bordes de los contenedores a medida que mantienen su energía cinética.

Lo que está pensando es una aplicación de la ley de los gases ideales [2], para mantener la presión constante en un recipiente, mientras se reduce el número de moléculas, la temperatura debe aumentarse proporcionalmente.

Notas al pie

[1] El demonio de Maxwell – Wikipedia

[2] Ley del gas ideal