¿Las partículas se acercan a medida que aumenta la presión?

Creo que este es un principio general bastante seguro.

Si la presión sobre un gas aumenta, se comprime, ya sea que su temperatura aumente o no. Las moléculas de gas deben cerrarse juntas, porque la densidad del gas debe ser tal que pueda equilibrar el aumento de la fuerza.

Los sólidos y los líquidos son mucho menos compresibles, pero bajo fuerzas de compresión, sus densidades aumentan ligeramente. Las moléculas tienen que estar más juntas para producir fuerzas repulsivas intermoleculares mayores, que puedan resistir la presión aplicada.

Si se aplica presión a un cambio de fase, empujará el cambio en la dirección de la presión más baja, según el principio de L’Chatalier, y esto siempre es hacia el estado con distancias intermoleculares promedio más pequeñas. El hielo se vería obligado a derretirse, y el etanol se vería obligado a solidificarse, siendo ambos el estado de menor densidad.

En las estrellas, la presión aumenta con la profundidad desde la superficie, y también lo hace la densidad del plasma.

No puedo pensar en un solo ejemplo en el que aumentar la presión sobre algún material haga que sus moléculas se separen más. Las moléculas necesitarían tener una ley de fuerza intermolular muy extraña, donde las fuerzas repulsivas entre dos moléculas AUMENTAN con la distancia.

Nunca me he encontrado con una ley de fuerza tan extraña, por lo que diría que su principio general es casi seguro universal y sin excepciones.

Puede haber algo que he pasado por alto, algún ejemplo cuántico extraño, tal vez, pero no creo que vaya a patearme más tarde.

NÓTESE BIEN. No mencionaste la temperatura, en tu pregunta. La presión de compresión dentro de un material puede aumentar con la temperatura, si el material está limitado de alguna manera. Este aumento de presión también puede hacer que el material se expanda, si puede hacerlo, contra sus limitaciones. Entonces tiene el material bajo una presión más alta, pero también con una densidad más baja, porque ahora está a una temperatura más alta, porque las partículas tienen una energía cinética promedio más alta.

A temperatura constante, a medida que aumenta la presión, el volumen de un líquido se reduce, aunque si el líquido es líquido, el grado de contracción suele ser extremadamente pequeño. Obtenga suficiente presión, y las moléculas se fuerzan lo suficientemente juntas como para que un sólido se condense, y si agrega suficiente presión, estas pueden reorganizarse y perder volumen al cambiar su estructura de empaque. Por lo tanto, en el centro de Júpiter, se argumenta que las moléculas de hidrógeno pueden presionarse tan juntas que el enlace se rompe y la estructura se vuelve metálica, lo que involucra átomos muy juntos en un mar de electrones. También es probable que el agua se comprima de manera similar a una fase metálica, después de pasar por varias fases de hielo.

Un aumento en la temperatura conduce a una fase dada en expansión, a medida que las moléculas o los átomos aumentan su energía cinética. En consecuencia, en el interior de los planetas, la temperatura más alta funciona contra la presión, pero la presión generalmente prevalecerá. Por lo tanto, en las condiciones del núcleo de la Tierra, se ha argumentado que el gas inerte xenón en realidad, bajo tal presión, y a pesar de temperaturas de quizás 15oo grados C, formaría un sólido que es más denso que el hierro. Por supuesto, no tenemos la capacidad real de observar el interior profundo de los planetas, pero la presión no será escasa.

A2A: los líquidos se comprimen, pero en una cantidad extremadamente pequeña. Suelen tratarse como incompresibles porque es una buena aproximación y el modelo matemático es mucho más simple.

  • La presión se puede aumentar disminuyendo el volumen, en cuyo caso las moléculas están más juntas. Excepto en experimentos muy especiales, este hecho se ignora por simplicidad.
  • La presión se puede aumentar elevando la temperatura, en cuyo caso las moléculas no están más cerca, sino que son más enérgicas.
  • La presión se puede aumentar aplicando fuerza a un pistón. Aunque hay una disminución en el volumen, es tan leve que el volumen casi siempre se trata como constante.

El aumento de la presión del fluido en el espacio cerrado se puede lograr reduciendo el volumen y, por lo tanto, se acercarían entre sí. En casos de flujo, causaría una disminución en la velocidad.

En principio, cuando la presión aumenta, el camino libre medio de las partículas se reduce y, por lo tanto, se acercan más.

Una forma de aumentar la presión es reducir el volumen, por lo que las partículas tienen menos espacio para moverse y están más cerca, sí. Sin embargo, si aumenta la presión al aumentar la temperatura en un volumen fijo, las partículas no se acercan, simplemente se mueven más con sus nuevas energías aumentadas.

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