miércoles, 19 de mayo de 2010

Conductores y aisladores Y Carga Inducida

Conductores y aisladores

La materia esta constituida por átomos. Los átomos, a su vez, están hechos de electrones, protones y neutrones. El átomo de cada elemento químico es único y diferente a los átomos de los demás elementos. El elemento con el átomo más simple es el hidrógeno, H, que tiene solamente un protón y un electrón. Lo sigue el helio, He. Este tiene un núcleo con dos protones y dos neutrones, alrededor del cual orbitan dos electrones. Cuando los átomos de dos elementos reaccionan químicamente, forman un compuesto. La materia a nuestro alrededor puede ser cualquier elemento de la Tabla Periódica de los elementos o cualquier compuesto formado a partir de estos elementos. Aunque no vamos a hablar aquí de cómo se enlazan los átomos, debemos saber que según el tipo de enlace entre ellos, será su habilidad para conducir carga eléctrica. Los metales como el cobre, la plata, el oro, el aluminio, etcétera, son excelentes conductores, es decir, su conductividad es grande. Los conductores permiten el movimiento de carga eléctrica a través de su volumen. Cuando depositamos carga en algún punto de un conductor, esta se difunde inmediatamente por toda la superficie del mismo, obedeciendo al rechazo de cargas del mismo tipo, hasta quedar equilibradamente distribuida. Hay materiales con conductividades muy pequeñas, como el vidrio, hule, porcelana, etcétera, por lo que los llamamos aisladores. Estos no permiten que la carga eléctrica se mueva o desplace en ellos. Cualquier carga que depositemos en un aislador permanece en el punto donde se depositó, sin distribuirse como lo haría en el caso de un conductor. El agua pura, destilada, es un conductor pobre, sin embargo, basta disolver en ella un poco de sal para convertirla en un conductor excelente, por eso la humedad ambiental favorece la recombinación instantánea de las cargas generadas por fricción. La capacidad aisladora de los materiales es limitada. Aún los mejores aisladores pueden conducir si son sometidos a campos eléctricos suficientemente intensos. Cuando esto ocurre decimos que hay rompimiento dieléctrico. Un rayo, por ejemplo, muestra el rompimiento dieléctrico de la atmósfera cuando las cargas positiva y negativa acumuladas en la tierra y las nubes, respectivamente, son lo suficientemente grandes como para recombinarse en una chispa, de varios kilómetros de longitud, que viaja a través del aire, a pesar de que este es un aislador.

Carga Inducida

La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está más cargada positivamente, creándose una fuerza atractiva entre los objetos.

Por ejemplo, cuando se frota un globo, el globo se mantendrá pegado a la pared debido a la fuerza atractiva ejercida por dos superficies con cargas opuestas (la superficie de la pared gana una carga eléctrica inducida pues los electrones libres de la superficie del muro son repelidos por los electrones que ha ganado el globo al frotarse, creando una superficie de carga positiva en la pared, que luego atrae a la superficie del globo).

domingo, 11 de abril de 2010

Investigación

Paradoja de Gibbs

Esta expresión tiene dos inconvenientes, uno de los cuales es el no comportarse como una variable extensiva, cuestión identificada mediante la paradoja de Gibbs. Supongamos dos sistemas, A y B, donde B duplica al sistema A, es decir VB = 2VA y NB = 2NA. Siendo la entropía una variable extensiva debería cumplirse SB = 2SA, lo cual no es consistente con (3.20). Gibbs obtuvo la solución a esta paradoja al considerar que el intercambio de partículas microscópicas idénticas no modifica el estado del sistema y dividir la función de partición por el numero de permutaciones entre partículas, igual a N!, es decir:


Usando la aproximación de Stirling, lnN! ≃ N lnN − N, Gibbs obtuvo:



Donde σs = σ + 1. Puede verse rápidamente que esta expresión satisface SB = 2SA, resolviendo la paradoja de Gibbs. El problema irresoluble de ambas expresiones es el no cumplir la tercera ley, ya que S → −∞ para T → 0. Como veremos más abajo, el límite de bajas temperaturas debe tratarse como un caso cuántico.



Bibliografía


Termodinámica y mecánica estadística (Capitulo 3)


miércoles, 7 de abril de 2010

Proyecto Final

* Vídeo Final*




Equipo:
+ Luis Velazquez
+ Hugo Lira
+ Mayela Rangel
+ Alejandro Ramírez

jueves, 25 de marzo de 2010

domingo, 7 de marzo de 2010

Primer Resumen del 3 Parcial

Las primeras ecuaciones que hemos visto durante este nuevo parcial han sido las correspondientes a las de un gas ideal como son las siguientes:

Ecuaciones del Gas Ideal

+PV=nRT
+PV=NkbT

donde:
R=8.31 J/molK
kb=1.38x10^-23 J/moléculasK

Cuando se toman en cuenta otros factores distintos a los de un gas ideal se puede usar la ecuación de Van der Waals:

(P+an^2/v^2)(V-nb)=nRT

En el diagrama de presión vs volumen (isoterma) se puede apreciar que entre mayor sea la temperatura critica (Tc) mas se aproxima a un gas ideal.

Modelo Molecular del Gas Ideal

Suposiciones:
+ Obedecen las leyes de movimiento de Newton y se mueven aleatoriamente como un todo.
+ Las colisiones elásticas y las paredes del recipiente es lo que interesa.
+ Fuerzas entre moléculas despreciables excepto en colisión.
+ Se le considera a un gas, una sustancia pura.
+ La proporción del numero de moléculas es grande, mientras el tamaño es pequeño.

La fuerza ejercida por las moléculas se puede obtener con las siguientes ecuaciones:

Una molécula: F=mvx^2/d
Varias moléculas: F=(Nm/d)(Vx^2)med

La fuerza total sobre la pared se encuentra de la siguiente manera:
F= N/3 (mv^2/d)

Mientras la presión total sobre la pared es:
P= (2/3) (N/v) (1/2mv^2,med)
|
Ecuación cinética traslacional promedio


Podemos afirmar que la temperatura es una medida directa de la energía cinética molecular promedio y esto se comprueba con la siguiente ecuación:

T= 2/3kb (1/2mv^2,med)


Teorema de la Equipartición de la Energía dice que la energía se divide igual entre todos los grados de libertad y esto es:

(1/2mvx^2,med) = (1/2kbT)


Energía Cinética Traslacional de "n" moles
ktr= 3/2 (nRT)


Energía Cinética Traslacional media de una molécula
(1/2mv^2,med) = 3/2kbT

lunes, 1 de marzo de 2010

Reporte de Laboratorio 2

Equipo
Grabando: Héctor Alejandro Ramírez M. 680998
Pruebas: Ana Mayela Rangel Sanchez 683334

Este reporte de laboratorio se trata de la construccion de un termometro sencillo con una botella de plastico, un popote, agua, entre otras herramientas como se puede ver a continuacion en el video:

Parte 1




Parte 2

viernes, 19 de febrero de 2010

Segundo Resumen del 2 Parcial


Calor


La caloria fue definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5 °C a 15.5 °C. La unidad de calor en el sistema ingles es al unidad termica inglesa (Btu).

La capacidad calorifica (c) de una muestra particular de una sustancia se define como la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de esa muestra en un grado centígrado. Entonces el calor especifico de una sustancia esta dado en:

Q=mc(T-To)

Q=calor
m=masa
c= calor especifico (J/kgK)
(T-To)= cambio de temperatura


+ Calorimetría y cambios de fase

La calorimetría significa medicion del calor.

Formulas:

EQ (suma de cada calor) = 0
Es decir, que Q1 + Q2 + Q3 + ....... = 0

Mientras que la energía térmica para cambiar de fase una masa m de una sustancia es:

Q=mL

L= calor latente (calor oculto) --> J/kg
Lf= calor latente de fusión
Lv= calor latente de evaporización