Primero quiero comenzar a agradecerles por esta pregunta.
No soy físico, pero obviamente como científico tuvimos nuestra parte de física durante mi educación. En mi memoria con respecto a la “expansión adiabática” de los gases, todos se enfrían. (Si abre un vial de gas a presión, notará que puede tener un efecto dramático)
Posteriormente noté la respuesta de Steve Harris con el efecto Joule-Thomson.
- ¿Cuántos moles de HF se producirán por la reacción de 5.33 moles de F2 y 2.22 moles de NH3?
- ¿Cuál es la función de un sistema de control de emisiones de evaporación de un vehículo y cómo se prueban las latas de carbón evaporativo en el motor de un vehículo?
- ¿Cómo se produce el monóxido de carbono?
- ¿Cuál es el compuesto más oloroso?
- ¿El ácido carbónico es un electrolito fuerte?
Nunca escuché sobre ese efecto: pero cuando lo revisé, resultó describir el cambio de temperatura de la expansión adiabática de gases. Básicamente, sabía sobre el efecto, pero no recordaba el nombre.
Esa es una de las cosas buenas de Quora: aparece una pregunta y ves algunas respuestas que te hacen preguntarte.
De hecho, no estaba satisfecho con la respuesta de Steve, no es que sea incorrecta, simplemente no me dio la sensación de que entendía lo que estaba sucediendo.
Así que seguí leyendo hasta que encontré una explicación que podía entender.
Decidí escribirlo.
De todos modos, a temperatura ambiente, solo 3 gases (helio, hidrógeno y neón) se calientan durante la expansión adiabática, todos los demás se enfrían.
Es bueno saberlo pero aún no hay una explicación satisfactoria.
La página de Wikipedia sobre el efecto, realmente no ayudó, pero me topé con este enlace.
http://tccc.iesl.forth.gr/educat…
El profesor Paul J. Gans, autor de este artículo, explica a través de una física simple y algunas matemáticas que un gas ideal no tiene un efecto Joule-Thomson (Steve también lo mencionó en su respuesta).
Posteriormente demuestra que µ JT (el coeficiente de Joule-Thomson) siempre es positivo a temperaturas muy bajas y siempre negativo a altas temperaturas. Esto explica que hay una temperatura de inversión para cada gas.
A continuación hay una copia / pegue algunas de las conclusiones de los profesores:
“Entonces, el efecto Joule-Thomson puede explicarse de esta manera: a bajas temperaturas, el efecto intermolecular La atracción es la interacción más importante . Cuando se expande el gas frío, aumenta la distancia promedio entre las moléculas. Esto significa que las moléculas se separan. Como se atraen entre sí, esto requiere energía. Y dado que el proceso es adiabático, la única fuente de energía es la energía interna del gas mismo. Entonces, con la energía interna reducida , el gas se enfría.
Por otro lado, a temperaturas suficientemente altas, la interacción predominante es la repulsión. El gas quiere separarse. Quiere expandirse Cuando se expande, la energía se obtiene cuando las moléculas se separan. Esto aumenta la energía interna del gas. Y el gas se calienta. “
Para la mayoría de los gases, esto se traduce en enfriamiento a temperatura ambiente. El helio solo se enfriará por debajo de su temperatura de inversión de 40 K.
Una vez más, gracias por la pregunta. Me recordé algunas físicas que olvidé por completo.
