Cuando comprimimos cosas, hace más frío, entonces, ¿por qué el centro de las estrellas / planetas está caliente debido a la compresión gravitacional?

Creo que veo la confusión: estás pensando que las partículas comprimidas juntas deberían moverse menos (es decir, estar más frías) porque tienen “menos espacio para moverse”. Pero tener menos espacio no los ralentiza; solo los hace rebotar más. Incluso si están comprimidos en un sólido (donde están básicamente bloqueados en su lugar y tienen * no * espacio para vagar libremente), cada partícula sigue vibrando locamente dentro de su propia “jaula” de repulsión mutua, y esa velocidad vibratoria todavía cuenta como temperatura, tanto como la velocidad de roaming libre.

Para entender por qué un gas se calienta más cuando lo comprime, primero debe comprender la definición de “temperatura”. La temperatura es la velocidad promedio (o energía cinética, técnicamente) de las partículas involucradas (más o menos). Entonces, comencemos con una sola partícula. Imagine nuestra partícula como una bola elástica que rebota entre dos paletas en el espacio exterior. No hay gravedad ni fricción; la pelota solo rebotaba hacia adelante y hacia atrás para siempre a una velocidad constante. Pero ahora comience a juntar las paletas lentamente. ¿Lo que pasa? La próxima vez que la pelota golpee una pala, su velocidad será un poco * más alta * después del rebote (porque básicamente estás lanzando la pala hacia la pelota). Con cada rebote, la velocidad de la pelota aumenta. Comprimir un gas es así, solo que tiene muchas bolas en lugar de solo una, y unir las paletas (es decir, comprimir el gas) hace que todas las bolas (moléculas de gas) aumenten la velocidad en promedio. Aumentar su velocidad aumenta la temperatura, porque, nuevamente, la temperatura se define como la velocidad promedio (o energía cinética) de las moléculas involucradas (más o menos). Nota al margen: muchas personas piensan que una sola partícula puede ser “caliente” o “fría” por sí misma, pero no puede. Las partículas individuales tienen velocidad, no temperatura. La temperatura es una propiedad agregada (se aplica solo a grupos grandes).

El ejemplo de paleta anterior es una buena ilustración de la compresión * mecánica * (por ejemplo, un pistón que comprime gas en una cámara en el motor de un automóvil). Pero el mismo principio básico también se aplica con la compresión gravitacional a la que aludiste en tu pregunta, solo, en lugar de paletas, tienes gravedad. La gravedad aumentará la velocidad de una partícula a medida que cae hacia el centro de gravedad, causando una temperatura más alta (es decir, partículas más rápidas) a medida que caen en el centro.

Cuando comprimimos cosas hace más frío

¿Dice quién? Comprimir un gas hace que se caliente más, no más frío. Esto se debe a que cuando fuerza a las moléculas de gas a estar más juntas, les está robando energía potencial. La energía potencial tiene que ir a algún lado , por lo que se convierte en calor y hace que la temperatura aumente. Puede sentir este efecto usted mismo cuando usa una bomba de bicicleta. El tubo se calienta a medida que lo usa para comprimir aire.

Lo contrario sucede cuando un gas escapa de un área confinada a una región más grande. Debido a que las moléculas de gas están, en promedio, más separadas, ganan energía potencial. El aumento en la energía potencial se “paga” por una disminución en la energía térmica, y la temperatura cae. Es por eso que las bocinas de aire se vuelven súper frías si les das una buena explosión larga.

Quizás esté pensando en cómo los acondicionadores de aire y los refrigeradores comprimen el freón para mantener las cosas frías. Las unidades de aire acondicionado comprimen gases, pero eso generalmente ocurre fuera del edificio. La unidad de A / C comprime un gas frío de baja presión en un gas caliente de alta presión. Luego, el gas de alta presión pasa a través de un condensador, que irradia el calor y hace que el gas de alta presión se condense en un líquido. Una vez que el gas se ha convertido en líquido, ingresa a su casa y se evapora robando calor del aire en su interior. Cambia nuevamente a un gas frío y de baja presión, regresa al compresor y comienza el ciclo nuevamente. Es importante tener en cuenta que durante la etapa en que se comprime el gas, se calienta, no hace más frío.

En el centro de una estrella, el gas está realmente supercomprimido, lo que explica parte del calor formado. Pero esta compresión permite que se produzcan reacciones de fusión nuclear, que liberan mucho calor adicional. Entonces, la mayor parte del calor de una estrella proviene de las reacciones de fusión en su núcleo, y no directamente de la compresión.

No lo hace Cuando comprimimos cosas, se pone más caliente . El hecho de que haya menos espacio para que una partícula se mueva es irrelevante; lo que importa no es qué tan lejos se mueven las partículas constituyentes, sino qué tan rápido lo hacen.

De hecho, debe ponerse más caliente. Al menos, los gases deben, debido a un simple argumento de conservación. Cuando comprimes un gas, trabajas en él, es decir, le agregas energía. La energía no puede simplemente desaparecer, entonces, ¿a dónde va? El único lugar al que puede ir es en la energía cinética de las moléculas de gas, lo que aumenta la temperatura.

En general, los materiales sólidos tienen otros medios disponibles para distribuir energía, como la energía potencial de las tensiones en una red cristalina deformada, el calor latente de las transiciones de fase, etc., y afectan la capacidad calorífica del material (es decir, cuánto se calienta por unidad de energía añadida), por lo que uno podría imaginar un material sólido que termine enfriándose bajo presión … pero ese material sería bastante exótico. Los materiales reales y naturales casi todos se calientan cuando se comprimen, incluso bajo compresión gravitacional. Si no lo hicieran, ¿a dónde iría toda la energía potencial gravitacional?

Esto se debe a que, en sistemas más grandes, una alta densidad significa que hay mucha fuerza gravitacional. Si hay mucha gravedad, habrá mucha energía cinética involucrada. Esa energía cinética crea fuerzas masivas dentro de las estrellas y los planetas (grandes). Es por eso que estos lugares pueden calentarse mucho.

Los núcleos de los planetas también son las partes que se mantienen calientes durante más tiempo. Hasta donde yo sé, todos los planetas rocosos fueron creados como gigantes esferas de lava. Estos se enfriaron a los planetas como son hoy. Las superficies se solidificaron y los núcleos se enfriaron gradualmente. Sin embargo, esto llevaría mucho tiempo, así que no te preocupes, el núcleo de la Tierra se solidificará de repente.

Todas las otras respuestas son correctas cuando dicen que comprimir un gas lo hace más caliente, pero también es cierto que enfriar un gas lo hará más denso. El aire frío se hunde, ¿verdad? Coloque un globo lleno en el congelador y se encoge. El orden en que ocurren las acciones y reacciones es importante. Comprime un gas, se calienta. Enfría un gas y se comprime. Calienta un gas y se expande. Expande un gas y se enfría.

La intuición y las reglas generales no siempre dan la respuesta correcta. ¿No es la física grandiosa?

Aparentemente, hasta donde usted sabe, no está lo suficientemente lejos. Comprimir cosas las hace más calientes. Liberar la presión los hace más fríos.

En primer lugar, la presión calienta las cosas. Toma una bola de nieve y aplástala, notarás que parte se derrite. Pero mucho más allá de eso, a presiones suficientemente altas tendrá otras reacciones en particular fusión que libera cantidades abundantes de calor.

Como otros señalan, las cosas se calientan cuando las comprimimos. Aquí hay un excelente video de 9 minutos que explica las leyes de gas. Una estrella no está hecha exactamente de gas, pero los líquidos generalmente siguen estas mismas reglas.

Cuando comprimes un gas, se calienta más. Si comprime sólidos y líquidos lo suficiente, puede producirse una fusión y eso genera calor. Si continúa comprimiendo, los átomos se degeneran y pueden formar neutronio

Probablemente esté pensando en las latas de aire comprimido que los delincuentes usan en las películas para congelar cerraduras y cadenas para que se vuelvan frágiles y se rompan cuando las golpee. Tal vez estás pensando en lo frío que está el chorro de aire cuando desinflas un neumático. Tal vez eso es lo que te hace pensar que comprimir cosas crea frío. Pero cuando desinflas un neumático, te descomprimes . Cuando los matones usan las latas de aire comprimido, también lo descomprimen. Descompresión: frío.

Por lo tanto, compresión: caliente. Y así es exactamente como se calientan las estrellas. Debido a pasar de un estado menos comprimido a uno más comprimido.

Comprimir cosas hace que sea más caliente, no más frío

El centro de una estrella es un reactor de fusión, y la fusión nuclear libera mucho calor.

El metter incluso no en su error con

se enfría

La presión y la temperatura en las estrellas son adecuadas para la fusión termonuclear.

Cuando comprimimos cosas se pone más caliente. Tal vez esté pensando en un caso en el que se permita escapar el calor.