Describir el estado no es lo mismo que describir los cambios en el estado. No puede tomar la descripción del estado como la descripción de un cambio en el estado de un sistema en particular. Por lo tanto, no puede simplemente tomar causa y efecto y mezclarlos entre su descripción del estado y su comprensión de cómo cambian los estados.
Por eso es importante pensar con claridad. Si va a hablar de causa y efecto, entonces está hablando de cambios, cómo se producen y cuáles son las circunstancias.
Así que primero veamos el estado, la temperatura y la presión y cómo están conectados.
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Supongamos que tenemos un equipo de hockey para representar un gas, y cada jugador tiene una cierta habilidad de patinaje para que podamos decir que tienen una cierta energía, aunque pueden ir más rápido o más lento en promedio. Entonces tenemos una cierta energía promedio del equipo en general. Podemos llamar a eso su temperatura, es la energía promedio que aportan a cualquier juego y a medida que el juego se vuelve más emocionante, el nivel de energía promedio aumenta.
Podemos hablar con mucho gusto sobre la temperatura del equipo, independientemente de otras condiciones físicas, independientemente de dónde jugaron o qué tan grandes son las pistas, o con qué frecuencia chocan.
Pensamos en la presión como un efecto en las paredes exteriores, pero esto es realmente solo porque lo medimos de esa manera. Lo que realmente es es una densidad de energía. Si el equipo juega en una pista pequeña, entonces sí, los muros exteriores están siendo golpeados, pero piense en ello desde el punto de vista del árbitro pobre. Experimentará una mayor densidad de energía. dentro de la pista y está en riesgo constante de ser volcado. Entonces, también podemos hablar de la presión como la energía por unidad de volumen (si la extendemos a tres dimensiones). Trabaja las unidades por ti mismo. La fuerza por unidad de área es igual a la energía por unidad de volumen.
Así que ahora tenemos dos tipos de medidas, una es una energía promedio por jugador (T) y la otra es una energía promedio por volumen (P). ¿Cómo relacionarlos?
Necesitamos alguna idea de congestión aquí. Ese es un asunto del lugar. Veamos…
Entonces … el [promedio de jugadores por volumen] * [la energía por jugador] = [energía por volumen].
n / v * T = P
Esta es la ley de los gases ideales, en esencia:
Congestión * Temperatura = Presión.
Ahora suponga que es una especie de fanático de los deportes que mantiene estadísticas detalladas de todos estos juegos y quiere hacer una teoría general sobre la congestión, la temperatura y la presión, y sacar conclusiones sobre la causa y el efecto. Solo por estudiar todo tipo de juegos diferentes no te va a ayudar.
¿Eh? Por qué no?
¡Bueno, no sabes qué tipo de energía tuvo el equipo ese día! Podrían haber venido al campo con poca energía. No tiene absolutamente ninguna base para establecer ningún tipo de conexión entre todas las descripciones de estado. ¡Tus estadísticas no valen nada!
No, lo que tienes que hacer es mirar al equipo real , en un día real , ya que realmente cambias las condiciones. Entonces puede comenzar a discutir significativamente la causa y el efecto.
Ahora supongamos que tenemos un tipo especial de pista en la que podemos cambiar el tamaño. Y supongamos que las paredes están hechas de un tipo especial de goma hinchable, de modo que cuando un jugador rebota en la pared, rebotan con la misma velocidad pero en la dirección opuesta. Ahora, si expandimos las paredes cuando un jugador realmente rebota en la pared, entonces el jugador se recuperará a una velocidad más baja y perderá energía. Del mismo modo, si empujamos las paredes hacia adentro cuando un jugador rebota en la pared, le daremos más impulso y aumentaremos su energía. Este es un caso real de causa y efecto, en realidad estamos conectando el cambio de volumen con un cambio de energía.
Un proceso como este que comprime el gas necesariamente debe aumentar la temperatura. También podemos ver que la compresión ha aumentado la energía por unidad de volumen, es decir, un aumento de presión, y los jugadores también están rebotando en las paredes con más frecuencia.
También podemos corroborar esto con el conocimiento de la física básica de que la aplicación de una fuerza a distancia funciona y, por lo tanto, hemos alimentado el sistema con energía, lo que también confirma la intuición.
¿Qué más podemos mirar? ¿Qué pasa si simplemente mantenemos el volumen constante, así que ahora si les pedimos a nuestros jugadores que trabajen más duro de alguna manera? Entonces seguro que la presión aumenta. La motivación para eso podría ser el entrenador gritándoles a los jugadores que produzcan más energía, y si fueras químico dirías que ha habido una reacción exotérmica. Eso es química, no física per se.
La otra cosa interesante es que podemos comparar juegos en papel donde un jugador queda en la banca, y así “n” cambia. Esto no nos lleva muy lejos. En cambio, preguntamos ¿cómo podemos cambiar “n” sin formar bancos? ¿Tal vez instruirlos para que trabajen en parejas? Eso reducirá la congestión. Pero la concentración de energía en un lugar no es algo que se pueda hacer sin consecuencias, también hay causa y efecto allí. La energía es significativa según sus “cualidades”, no solo su cantidad total, por lo que hay más de una ley de termodinámica.
Imagine que nuestros jugadores están jugando en un anillo que no es plano, pero tiene huecos y huecos. A baja temperatura, los jugadores comenzarán a recolectar y esas pequeñas inmersiones y huecos porque no tienen suficiente energía para patinar fuera de ellos. La temperatura está bien como nuestro parámetro ahora, porque esa es la energía por jugador.
