The Science of Stages of Matter
5 mayo, 2023
To understand the workings of compressed air, a basic introduction to physics is helpful, including the 4 stages of matter.
Medición de la presión, la temperatura y la capacidad térmica
Después de aprender los conceptos básicos de la física aquí, quizá desee saber más acerca de las unidades físicas utilizadas para medir distintos aspectos de la materia. Esto puede ser muy útil cuando se trabaja con aire comprimido. En este artículo se explican los conceptos básicos de medición de la presión, la temperatura y la capacidad térmica.
¿Qué es la presión y cómo la medimos?
La fuerza en un área de un centímetro cuadrado de una columna de aire, que se extiende desde el nivel del mar hasta el borde de la atmósfera, es de aproximadamente 10,13 N. Por lo tanto, la presión atmosférica absoluta a nivel del mar es de aproximadamente 10,13 x 104 N por metro cuadrado, que es igual a 10,13 x 104 Pa (Pascal, la unidad SI de presión). Expresado en otra unidad de uso frecuente: 1 bar = 1 x 105 Pa. Cuanto más alto esté por encima (o por debajo) del nivel del mar, menor (o mayor) será la presión atmosférica.
¿Cómo medimos la temperatura?
La temperatura de un gas es más difícil de definir claramente. La temperatura es una medida de la energía cinética de las moléculas. Las moléculas se mueven más rápidamente cuanto mayor es la temperatura, y el movimiento cesa por completo a una temperatura de cero absoluto. La escala Kelvin (K) se basa en este fenómeno, aunque por lo demás se gradúa de la misma forma que la escala centígrada o Celsius (C):T = t + 273,2T = temperatura absoluta (K)t = temperatura centígrada (°C)
¿Cómo se mide la capacidad calorífica?
El calor es una forma de energía, representada por la energía cinética de las moléculas desordenadas de una sustancia. La capacidad térmica (también llamada "capacidad calorífica") de un objeto se refiere a la cantidad de calor necesaria para producir un cambio de temperatura unitario (1 K) y se expresa en J/K. El calor específico o la capacidad térmica específica de una sustancia se utiliza con más frecuencia y se refiere a la cantidad de calor necesaria para producir un cambio de temperatura unitario (1 K) en una unidad de masa de sustancia (1 kg). cp = calor específico a presión constante; cV = calor específico a volumen constante; Cp = calor específico molar a presión constante; CV = calor específico molar a volumen constante. El calor específico a presión constante es siempre mayor que el calor específico a volumen constante. El calor específico de una sustancia no es una constante, sino que aumenta, en general, a medida que aumenta la temperatura. A efectos prácticos, se puede utilizar un valor medio. Para líquidos y sustancias sólidas cp ≈ cV ≈ c. Para calentar el flujo de masa (m) de temperatura t1 a t2 se necesita: P = m x c x (T2 - T1) P = potencia calorífica (W) m= flujo másico (kg/s) c = calor específico (J/kg x K) T = temperatura (K)
La explicación de por qué el cp es mayor que el cV es el trabajo de expansión que debe realizar el gas a una presión constante. La relación entre el cp y el cV se denomina exponente isentrópico o exponente adiabático (К) y es una función del número de átomos en las moléculas de la sustancia.
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