Si el volumen y la temperatura son directamente proporcionales de acuerdo con las leyes de gases combinados, ¿por qué un gas se enfría (una disminución de la temperatura) a medida que se expande (un aumento en el volumen)?

La respuesta correcta ya está dada. Solo haré una sesión informativa.

V prop. T .. si bien! El gas debe calentarse a medida que se expande y viceversa, pero hay una trampa. La presión debe ser constante. Los experimentos donde V prop. T se prueba, la presión se mantiene constante.

Pero en situaciones, cuando la presión también aumenta a medida que el volumen se contrae, la temperatura aumenta. Cuando se contrae un gran volumen de gas hidrógeno durante el colapso gravitacional, la temperatura alcanza miles de millones de Kelvin, el hidrógeno se fusiona para crear helio y energía, la estrella brilla.

La temperatura es una medida de la velocidad y frecuencia de las colisiones de las moléculas de gas con su entorno. Si su muestra de gas contiene una cantidad fija de energía cinética (es decir, está aislada de su entorno), la frecuencia de las colisiones aumentará a medida que disminuya el volumen del gas y medirá una temperatura más alta. Lo mismo es cierto a la inversa; Si aumenta el volumen, las colisiones se vuelven menos frecuentes y, por lo tanto, mide una temperatura más baja.

Piense en una habitación llena de bolas de goma que rebotan en las paredes e imagine que la cantidad de energía cinética que poseen se mantiene constante (eso sucedería si las colisiones fueran todas “perfectamente elásticas”, es decir, no se perdiera energía cinética durante las colisiones). Creo que es bastante fácil imaginar que si hicieras la habitación más pequeña, las bolas golpearían las paredes con más frecuencia y si hicieras la habitación más grande golpearían con menos frecuencia. Ese es tu cambio de temperatura.

En términos de termodinámica, cuando un gas se expande, funciona (como señala Michael Flynn). No importa si el gas está contenido (como en el cañón de una pistola de aire comprimido) o si es libre de expandirse (como en un extintor de CO2 que se apaga); todavía funciona en los alrededores. Si el gas funciona, debe perder energía (por conservación de energía). La temperatura es una medida de la energía cinética promedio, por lo que la energía cinética promedio del gas disminuye. Esto es más pronunciado si el gas se expande rápidamente para que el calor no tenga la posibilidad de fluir (un proceso adiabático) en el gas y devolver su temperatura a la temperatura ambiente. En la mayoría de los procesos lentos (reales), todas las variables en el cambio ideal de la ley de gases al mismo tiempo,

La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí siempre que la presión se mantenga constante . En este caso, la presión se reduce, por lo que la temperatura se reduce. Este es un caso de enfriamiento adiabático y ocurre cuando la presión de una sustancia disminuye a medida que funciona en su entorno.

No lo hace. Un gas no se enfría por expansión. Si elimina de repente las paredes que no tienen efecto sobre la velocidad de las partículas de gas dentro del gas. Las partículas simplemente se mueven hacia afuera en lugar de recuperarse. Siguen moviéndose por las leyes de Newton, siempre hacia afuera La temperatura no se ve afectada por completo.