¿Qué es el q? Nuevos planteamientos sobre los principios de la termodinámica, termoquímica (página 2)

La fuerza hacia
el exterior, o fuerza centrífuga se expresa:

La energía total de un electrón que se mueva
en una órbita de Bohr, será la suma de
energía cinética Ec y la potencial Ep : E=
Ec+Ep

Hasta aquí la teoría
de Bohr.

La fórmula (1.7) demostraré en este
artículo, y en otros que saldrán, que es una de de
las fórmulas más importantes de la física

Hasta ahora la expresión "qla física lo ha referido a cargas
eléctricas. En este artículo y en otros que
editaré, "q se refiere, no solo a cargas eléctricas,
sino a todo cuerpo sólido, líquido, gaseoso,
corpuscular, electrones, protones, .,que cumplan la
condición de " q"=m .vr = 4m rf(1.7); se encuentren en la superficie
de la Tierra, en
el espacio planetario, o dentro de una célula
viviente.

1.2.- Obtención de "qpor la Física espacial.

En mi anterior artículo demostré, que: que la
fuerza que la fuerza de atracción de dos cuerpos celestes
según Newton

Donde "r" es la distancia entre los dos cuerpos , y
"f" la frecuencia de rotación de la masa malrededor del otro. De dicha
fórmula se deduce que 4.. m rf= F. r= q

Si nos fijamos el denominador es igual a qy la fórmula F = q
res la que hemos hablado
antes (1,2) Luego llegamos al concepto de
qpor la
física del espacio.

Ampliación
del concepto de Q

2.1 Valor de
Q

Para un mol de un elemento será:

Si A es la constante de Avogadro para un mol de
átomos

La fórmula anterior consta de dos términos:

• Un término constante 6,947745 .10

• Un término variable que es " r"

Dicha fórmula me da la energía o
entalpía absoluta de un mol de un átomo de
cualquier elemento simple. Dicha fórmula nos dice que la
energía absoluta de un mol de un cuerpo simple solo
depende del término variable que es su radio exterior y
no de su peso molecular.

Teniendo presente la expresión:

En la formula (2.2), en ahora en adelante al término: A
q= nº
6,947745. 10julios
mol , le asignaremos por convenio la expresión "Q
"

De (2,2) deducimos :

Estudio del
concepto de calor específico en un elemento simple, en
estado sólido

3.1.-La Física actual dice: Si un cuerpo en
estado
sólido o líquido se le suministra calor, este
varía su temperatura.
Nos interesa entonces conocer la relación que hay entre
las cantidades de calor o energía extraídas o
recibidas y la variación de temperatura. Para resolverlo
la Física experimental estudia que sucede en los procesos de
enfriamiento y calentamiento cuando en ellos no se producen
modificaciones químicas, ni cambios de estado
físico

Sea un cuerpo de masa m que recibe o da una
cantidad de calor U. El calor que recibirá
la unidad de masa de ese cuerpo será:

u =U/ m

Si la variación de temperatura es infinitamente
pequeña dt, debemos limitar la cantidad de
calor recibida o dada a un valor elemental:

du = dU / m

(Ponemos la letra "U" y "u" para indicar el calor o
energía y no la letra Q que normalmente se pone en los
libros de
Física, para no confundir el calor con la carga
eléctrica "Q en un mol )

Esta variación de calor que efectúa el cuerpo,
experimenta una variación de temperatura
dt, y podemos poner:

du = c. dt

c es un coeficiente de proporcionalidad
c = du / dt y la Física le denomina
calor específico verdadero , pues como
dt es muy pequeño se refiere a una
temperatura determinada. Calor específico
representa la cantidad de calor que para una temperatura
determinada debe recibir o entregar una sustancia por cada unidad
de masa para variar un grado su temperatura.

De las expresiones anteriores se obtiene las
fórmulas.

Expresiones que nos relacionan la cantidad de calor
suministrada o extraída a un cuerpo sólido o
líquido con la variación de la temperatura.

La determinación de los calores específicos, se
hace experimentalmente y consiste en recoger de una masa conocida
del cuerpo que estudiamos, una cantidad de calor también
conocida y medir el aumento de temperatura (o descenso, en su
caso experimentado) y así obtener a cada variación
el valor del calor específico que le corresponde a cada
intervalo de temperatura. Con estos valores
experimentales obtenemos se confeccionan las tablas de calor
específico de cada cuerpo en estudio.

3.2.- ¿ Qué es en realidad el calor
específico de un cuerpo?

La fórmula (3.2) la descomponemos en dos factores:

La explicación del porqué a (3;3)
le llamo calor específico teórico
está a continuación en las tablas que pongo. En
dichas tablas están los elementos de la tabla
periódica, que no son gases a la
temperatura ambiente. (En
el apartado siguiente estudiaremos estos gases)

a) La columna de "calor específico
real " (Ce) están los valores
obtenidos experimentalmente.

Nos da los valores de calor específico
teórico de los elementos simples

c) La columna, siguiente ,
"Z= Ce / Z (
3,5) nos da el "cociente" entre calor específico
real y el calor especifico teórico" . Dicha columnas nos
dicen, que dicha relación se acerca mucho a la unidad.

Es decir, vemos en las tablas adjunta, que (
q10pm ) es muy semejante al
valor obtenido experimentalmente sobre el valor específico
.

¿De dónde proviene la pequeña diferencia
entre el valor del calor específico teórico y real?
Las causas de esta diferencia, la acabo de decir en los
párrafos anteriores, es que el calor específico
experimental es un valor variable que varía con la
temperatura, y que el calor específico
teórico

Aunque en la tabla anterior se ha puesto un solo valor para
cada elemento, esto no es verdad sino que sabemos que el valor
específico (experimental) de un cuerpo toma tantos como
incrementos de calor recibe el cuerpo en estudio.

——————————

Tomemos como ejemplo el elemento Hierro, en
ella hemos copiado unos valores experimentales.

150 º K Ce =0,32426 kJ / kg.Kº,

200º K Ce = 0,3841 KJ/ Kg.Kº

250º K Ce = 0,42258 KJ/ Kg.Kº,

298º K Ce= 0,447688 KJ/ Kg,Kº

400º K Ce = 0,4853 KJ/ Kg,Kº

Voy a calcular la relación del hierro z= Ce / Z teniendo presente
que para el hierro

(como dice las tablas de los elementos simples del sistema periódico)
para las temperaturas de la tabla siguiente Zvaldrá:

Z=0, 32426 / 0,436 = 0,7437;

Z= 0,3841/ 0,436
= 0,8809;

Z0,42258 / 0,436
= 0,96

Z0,447688 /0,436
= 1,026

Z0,4853/0,436
=1.113 (3.7)

Entre 250º K y 298ª K. ( entre Zy Zel valor de " Zserá de uno.

Generalizando, cualquier elemento el valor que obtenemos
aplicando Z Ce/Z

Siempre le corresponderá a una temperatura, siendo para
dicho valor " Zigual a la unidad.,( pero este hecho no tiene
mucha importancia ya que se trabaja siempre con temperaturas
variables) que
va cambiando según los incrementos de calor reciba el
cuerpo.

Calor
específico de los gases de elementos
simples

Acabamos de ver que calor específico de los elementos
simples en estado sólido a temperatura ambiente era Ce =
zz

En los gases sabemos que existen dos clases de calor
específico a presión
constante Cy a
volumen
constante C

Hemos definido en los párrafos anteriores
que la expresión:

Z = ( q.10= 25,664 es el calor específico de
un

pm

cuerpo , que el autor de este artículo lo llama
calor específico teórico, para distinguirlo
del calor específico real que experimentalmente se obtiene
en los laboratorios.

De igual forma defino el calor específico
teórico a presión constante como

Z= .q10

2pm

Que se diferencia del calor específico teórico
en el denominador el peso molecular viene multiplicado por
dos.

Así mismo defino el calor específico
teórico a volumen constante como

Z= .q10.

3.pm

que se diferencia del calor específico teórico
en el denominador el peso molecular viene multiplicado por
tres

A continuación pongo una tabla con algunos valores. Las
columnas de Cy
Cindican los
valores obtenidos experimentalmente. C/Cnos indica el cociente entre dichos
valores.

En la tabla anterior vemos que los calores específicos
reales son bastante mayores, que los calores específicos
teóricos calculados. Eso se debe a que los calores
específicos reales están calculados a la
temperatura ambiente es decir a 25º C. El calor
específico teórico le corresponde cuando el
elemento químico se encuentra en estado sólido.
Hemos puesto una columna que indica el punto de fusión
de cada elemento, a todos ellos, menos el de cloro le corresponde
unas temperaturas menores de menos 200º C. El intervalo de
grados desde los puntos de fusión a mas 25º C , es
bastante grande lo que explica la diferencia de valores de Z
teórico al valor de los calores específicos a
+25º C.

A continuación pongo los valores de los calores
específicos del cloro, desde un intervalo de menos
123º C a mas 927º C

Curso de Termodinámica Lorenzo Pacorro Ruiz, pagina
423 Ediciones Melior Buenos Aires
1969.

En estos valores no se dice nada si el elemento está en
estado sólido, o es gas o si el
elemento es mono atómico, biatómico o
triatómico. Como está en una tabla en que todos los
elementos son sólidos, el autor presupone que el cloro en
cada casilla es mono atómico.

Como el punto de fusión del Cloro (vemos en la primera
tabla) que es a menos 101ª C, el valor de 0,7196 Kjulios/
Kg. le corresponde al estado sólido, luego su calor
específico teórico , será el de los
elementos en estado sólido

Z = ( q.10= 25,664 = 25,664 = 0,723

pm pm
35,453

Z Ce/Z = 0,7196
/ 0,723 =0,995

La tabla anterior en el intervalo de menos 73º C y menos
23º C los valores de 0,9414 y 0,92 nos recuerda los valores
de la tabla 1ª del C = 0,96 (calor específico a volumen
constante)

Es decir el autor al ignorar, que los elementos
químicos que son gases a temperatura ambiente, al pasar de
sólido – líquido a gas su molécula es
triatómica pone los valores que le salen
experimentalmente

La anterior tabla vemos que existe un salto a disminuido el
calor específico a 0,4796 Kjulios/ Kg.. El autor de la
tabla si sabe que a 25º C el gas es biatómico, por
eso divide por dos el valor que ha obtenido experimentalmente,
los valores que nos da la tabla desde 25º C en adelante
corresponde a C( calor específico a presión
constante) por eso dichos valores hay que multiplicarlos por
dos.

Voy a comparar la tabla anterior con otra tabla de valores
sacada así mismo del libro y
página, Curso de Termodinámica Lorenzo Pacorro
Ruiz, pagina 423 Ediciones Melior Buenos Aires 1969.,que va a
continuación de algunos elementos químicos los
cuales a temperatura ambiente son sólidos, y donde el
intervalo de temperatura de los calores específicos van
desde menos 123º C hasta mas 527º C. Dichos valores a
medida que aumentamos la temperatura van aumentando su valor como
ya sabíamos. El calor específico teórico
Z , están a unos 100º C. menos en el hierro
que esta a unos 25º C Pero lo importante es que en dicho
intervalo los grados de cada elemento químico están
en estado sólido.

Las conclusiones de todo lo anterior es lo siguiente:

Que el valor del calor específico teórico se
corresponde a los valores que toma el elemento químico en
estado sólido, como acabamos de decir.

2ª Que el concepto de valor específico a
presión o volumen constante no es exacto. El valor del
calor específico a presión constante es porque le
corresponde una molécula biatómica, que esto
sea porque los ensayos donde
obtenemos los datos
experimentalmente, se están haciendo en un recipiente que
está a presión constante, es otro punto a estudiar.
La misma conclusión se saca del calor específico a
volumen constante cuyo valor se debe a que la molécula de
estudio es triatómica.

Por eso la relación que nos dan las tablas nos indica
que la relación del cociente de Z/ Zes de 1,5 relación
que se comprueba que tiende el cociente C/C relación que siempre indican los libros
de física cuando tratan este tema.

3ª Cuando estudia la física del calor el comportamiento
de los gases reales como la ecuación de Van der Waals, se
considera a los gases como por ejemplo el hidrógeno, como si fueran monovalentes.

A cabo de ver que los elementos como el hidrógeno,
nitrógeno, oxígeno, . cuando pasan de sólidos,
a líquidos y luego a gases no lo hacen nunca en estado
monoatómico , sino en moléculas de tres y dos
átomos. Luego cuando reaccionan con otros elementos
químicos hay que añadir o someterlos a un
incremento de energía para romper dicho enlace. Así
el hidrógeno Hmas 436000 J/mol nos da dos átomos de
H.

Cuando se habla de los resultados obtenidos y las
anomalías obtenidas se recurre a choques entre
partículas, por ser gases, y no al comportamiento entre
moléculas de distinto número de átomos y al
paso de energía entre ellas.

4.-2 Estudio del concepto anterior de Zy Zdesde otro punto de vista.

Todo lo dicho en los párrafos anteriores se puede
estudiar desde otro punto de vista.

Hemos dicho que nos dan las tablas nos indican que la
relación del cociente de Z/ Zes de 1,5 relación que se comprueba que
tiende el cociente C/C relación que siempre indican los libros
de física cuando tratan este tema.

Partimos de la premisa que si los calores específicos
de un mismo cuerpo tienden a la relación 1,5 sus
energías absolutas en dos estados diferentes
también podrán tener dicha relación.

4.-3 Veamos esto con algunos ejemplos:

Hidrógeno: Los calores específicos del
hidrógeno a 300º y 3000º son 29,162 y 33,137
respectivamente, y su cociente 33,137 / 29,162 =
1,1363

Por otra parte la energía absoluta del hidrógeno
Ha temperatura de
25º C, es Q0,32 = 2171170 J/m. además la
energía de disociación de la molécula del
hidrógeno es 436000 J/m, luego la energía de
hidrógeno atómico será 2H = 2171170 J/m
+436000 J/m = 2607170 J.

El cociente entre Hy 2H será: 2607170 J / 2171170=
1,2008

Oxígeno: Los calores específicos del
oxígeno a 300º y 3000º son 30,37 y 36,65
respectivamente, y su cociente 36,65 / 30,37 = 1,206

Por otra parte la energía absoluta del oxígeno
Oes Q0,73 = 951746 J/m.
además la energía de disociación de la
molécula del oxígeno es 497000 J/m, luego la
energía de oxígeno atómico será 2O =
951746J/m +497000 J/m = 1448746 J.

El cociente entre Oy 2 O será: 1448746 J. / 951746=
1,52

Nitrógeno: Los calores específicos del
nitrógeno a 300º y 3000º son 29,455 y 34,56
respectivamente, y su cociente 34,56 / 29,455 = 1,73

Por otra parte la energía absoluta del nitrógeno
Nes Q0,75 = 926366 J/m.
además la energía de disociación de la
molécula del nitrógeno es 940000 J/m, luego la
energía de nitrógeno atómico será 2N
= 926366 J/m +940000 J/m = 1866366J.

El cociente entre Ny 2N será: 1866366 J / 926366=
1,985

Cloro: Los calores específicos del cloro a
298º y 2000º son 4,77 y 5,27 respectivamente, y su
cociente 5,27 / 4,77 = 1,105

Por otra parte la energía absoluta del cloro
Cles Q0,99 = 701792 J/m.
además la energía de disociación de la
molécula del cloro es 246000 J/m, luego la energía
de cloro atómico será 2Cl = 701792J/m +246000 J/m =
947792 J.

El cociente entre Cly 2 Cl será: 947792J. / 701792=
1,35

Vemos en los casos que hemos puesto, que el cociente de
energías es mayor que el de los calores
específicos. Esto se debe que el calor específico
referente a las energías (si se pudiera medir)
veríamos que es mayor que los valores que
experimentalmente se obtienen, ya que corresponden a temperaturas
más elevadas que los calores específicos obtenidos
experimentalmente; luego su cociente debe ser mayor.

4.—4 Conclusión de todo lo anterior:

Los valores de calor específico que toma un
átomo o una molécula va aumentando a medida que
aumenta su calor o su energía, si son sólidos su
valor no difiere mucho de su calor específico
teórico, pero si es gas está entre un tercio del
valor específico teórico y un medio del calor
específico teórico.

Esto se debe porque la molécula del gas, generalmente
de sólido pasa a triatómica,(calor
específico a volumen constante) luego pasa a
biatómica ( calor específico a presión
constante) y finalmente se disocia totalmente para hacerse
monoatómica. Pero estos estados generalmente no son
estados puros, sino que según la energía existente
en el medio pueden coexistir moléculas sólidas con
triatómica, estas las triatómicas con
biatómicas y finalmente estas biatómicas con
monoatómicas. Estos estados intermedios la ciencia los
llama poli trópicas.

Estudio del
concepto de calor específico de una
molécula

5.1.- Que la molécula que no esté en estado
de gas.

Antes hemos tratado cómo se puede deducir
numéricamente el calor específico teórico de
los elementos simples, es decir de los átomos .encontrando
el valor de:

Z = ( q.10= 25,664 (3,3)

pm pm

Denominado calor específico teórico
de un elemento simple en estado que no sea gas.

El calor específico teórico de de las
moléculas, aunque sean gases tiene por
fórmula:

Z = nº.
q10, ( 5,1)

Donde nº es un número entero y la suma de los pesos
moleculares de los átomos. que componen la molécula
. Normalmente si la molécula no es gas, nº es
igual a la suma de los átomos que componen dicha
molécula.

Ejemplo: Calor específico teórico del
agua

Sabemos que el calor específico del agua es 4,17
KJ/ Kg.

La fórmula (5.1) para el agua
será

nº igual a tres y = 2+16 = 18 ;

Z = nº. q10 = 3 . 25,664 =4,277 (
5.2)

18

Y z=4,17 /
4,277 = 0,975

Una consideración sobre lo que nos da
(5,2)

Al considerar como obtenemos el valor de 4,277 de (5-2) llega
uno a preguntarse si el valor obtenido en las experiencias
que hizo el físico Joule, y que midieron la
relación existente entre la cantidad de calor producida
por un trabajo
mecánico, y la cantidad de calor producido; si el valor de
dicha relación ¿no era en realidad el calor
específico del agua?. Si esto es verdad ¿tiene
sentido el primer principio de la termodinámica?

5.2 Que las moléculas sean gases en condiciones
normales.

No todos los calores específicos de los gases a
Cy C guardan esta relación
de los coeficientes " 2 y 3 " por ejemplo los gases nobles.
Además la problemática no es tan sencilla si los
átomos que forman la molécula no son los mismos
elementos simples y su estado físico en condiciones
normales de 25º C y una atmósfera de
presión es gas; pues su calor específico
está relacionado con la formación de sus
moléculas.

Ejemplos

a) El calor específico a presión
constante del "COes
de 3,6945 KJ/mol

Aplicando (5,3) donde =12+ 32 = 44

Z = nº( q.10= nº . 25,664 = 6 .25,664 =
3,5

44

Vemos que nº es igual a seis; cantidad que no
tiene ninguna relación con el nº de átomos que
tiene COque son
tres.

b) El calor específico a presión
constante del "CH"
es de 3,5564 KJ/mol

Aplicando (5.1-1) donde =12+ 4 = 16

Z = nº( q.10= nº . 25,664 = 3 .25,664 =
3,208

16

Vemos que nº es igual a tres;
cantidad que no tiene ninguna relación con el nº de
átomos que tiene CHque son cinco.

¿Qué es en realidad lo que
llamamos temperatura?

6.1.- Fórmula que nos da el concepto
matemático de TEMPERATURA

Hemos visto que U =m. c (t— t(3.1)

O lo que es lo mismo E = m.c.t

Luego E = m.c.t =m.Z. Zt (6 .1) teniendo

presente la E= masa.(q10) 2,7076. 10julios mol

pm r

m.Z. 2,7076 10m.Z Zt (6.2)

r

comparando
(6.1)) y 6,2) resulta : 2,7076.10= Zt (6,3)

r

2,7076. 10=
z(6.3)

. r

( Recordemos
que a 2,7076.10ya
hablamos de ella en (3,3) )

r

La temperatura absoluta multiplicada por Zes igual a una constante
multiplicada, por la inversa del radio.

Ejemplos

1º Cálculo de
la temperatura absoluta del hierro.

Las tablas experimentales nos dan para el átomo
covalente del elemento hierro un

radio de 1,17 A y para el atómico el 1,26 A. Las tablas
no dicen a qué temperatura

y presión se hicieron las mediciones. Supongo que fue a
25º grados y una atmósfera.

La temperatura absoluta será para 25º 2,7076.
10Z(6,3))

. r

Teniendo en cuenta que para el Fe a 25º C,
Z1,02683
según (3..7) nos resulta que:

= 2,7076. 101,02683. donde = 2.2254 en grados absolutos

1,17 Ä

—————————

Distinguiré tres clases de temperaturas: La
centígrada t, T la temperatura grados Kelvin y la
temperatura absoluta

Para la temperatura absoluta con respecto a la temperatura
ambiente no es fijo, pues depende del radio que tiene el
átomo del elemento que se trata, a dicha temperatura
ambiente.

6.2 Obtención de la relación C = Z.
Zpartiendo de la
fórmula de temperatura.

Hemos visto en (4.1) que c = du / dt ;
dU = m.c. dt; U =m. c (t— tdonde U es igual a calor o
energía (E)

Recordando
(2.2) que E = Q;
deducimos que E =
U =
Q(1/r1/r )

.r

(6.4)

donde r es el
radio del elemento a la temperatura ambiente y rel radio a una temperatura
mayor que la de ambiente.

Si hacemos que rsea igual a r r
tendremos du = Q(1/r1/r )

Además como2,7076. 10Z(6,3) resulta que dt ( mejor
dicho d

r

dt = 2,7076. 101/r1/r ; luego c = du / dt =
Q(1/r1/r )

Z2,7076.
101/r1/r

Z

Igual a c
= QZpero( 3,2.-2) Q= Z luego c = Z. Z

2,7076.
102,7076.
10

Que habíamos dicho en (3.-3)

6.3.- ¿Qué es la temperatura?

La temperatura es en realidad un concepto que la
ciencia ha
elaborado, para determinar el calor o mejor dicho la
energía que rodea a todos los cuerpos, y de una manera
particular a la energía ambiente. Las fórmulas
anteriores lo confirman.

Si nos fijamos en (6,3) los incrementos de 1/
r no son proporcionales, por tratarse de una función
inversa, entonces la ciencia ha hecho que K/r = z

Siendo K= 2,7076. 10

Los incrementos no proporcionales de 1/r,
hacemos que se reflejen en dos factores z

1º ————–zes una función inversa z1/x

2º—————( t ) temperatura, cuyos
incrementos tienen que ser siempre

proporcionales; a estos incrementos proporcionales, la
ciencia lo denomina grado.

E = m.c.t (6,1) =m.Z. Zestá en la fig. (b)

La función E = m.Z. 2.7076.102,2) está en la
figura (a)

r

Hay que tener en cuenta que (6,1) es una función
matemática
de tres variables:

E — c–. t

En cambio (2,2)
es una función hiperbólica equilátera de dos
variables E–r

Figura (a) para r 0 —- E y para r —- E 0

(6.3) E = m.c.t (6,1) = m.Z. Z= m.Z 2,7076. 10=

. r r

E =m. ZZm.Z(6,3-1) ; siendo Z=2,7076. 10

.
r

La función (6,3-1) es una función
de dos variables E–, ya que para un mol m y Z permanecen
constantes. Dicha función es una función
hiperbólica ( en la que solo dibujamos la parte que tiene
sentido físico)

Figura (b) para 0
—- E 0 y para
—- E

En la figura (a) , que es una rama de hipérbola, nos
indica que como, los valores de los radios de los elementos de la
tabla periódica, como son muy pequeños ( los
expresamos en unidades de Angströn)dichas variaciones les
corresponderán valores de E muy grandes corresponden a la
parte de la curva, próxima al eje de las "E", pues la
pendiente es muy grande. Por eso a pequeñísimas
variaciones de "r" los incrementos de "E" son muy
grandes.

Los grados que nos miden los termómetros, nos indican
también una energía:

Tratándose del agua la energía será, que
es la energía que nos marca un termómetro, tendremos: E = m .Ce. t. Donde
m será la masa del agua, que consideramos, pero
es un agua ideal, es decir es siempre líquida sea
cualquiera la temperatura que marque el termómetro sea
menos 200º C o nos marque mas 3000º C

Ce el calor específico del agua, que en este
caso, es una constante pues siempre es el mismo, consecuencia
Zserá
también constante y la función hiperbólica E
= m.Z; se convierte
en una función lineal.

Luego la variación de dicha energía es una
función lineal, como indica la figura siguiente.

6.5- Conclusiones

Teniendo esto presente y lo de los
párrafos anteriores podemos sacar las siguientes
conclusiones:

1º ) La temperatura al ser una
función de 1/r no solo no es una unidad fundamental, sino
que su fórmula dimensional no existe.

Luego. ( ) temperatura tiene de
ecuación dimensional el grado. Pero ¿qué es
el grado?

Si tomamos un termómetro de mercurio, que
no tiene marcado en su tubito ninguna marca, y lo ponemos en un
recipiente que contiene solo hielo cuando el hielo comienza a
convertirse en agua. La altura que en el tubo ha llegado el
mercurio lo marcamos con una señal. Luego cogemos dicho
termómetro y lo ponemos en un recipiente que el agua
está en ebullición el mercurio del
termómetro se dilatará y el mercurio del tubito
ascenderá por él. En el punto del termómetro
que marque ahora ponemos otra marca La longitud resultante entre
las dos marcas, la
dividimos por un número arbitrario" n" a cada una
de esas divisiones le llamamos grado, ( por convenio). La
escala
centígrada es que se ha dividido en 100 partes. . Luego la
escala actual de grados está definida por dos estados: a)
El punto de fusión del hielo b) El punto de
ebullición del agua. Siendo el grado una cantidad
adimensional .

2º) El concepto de temperatura no solamente no es
exacto al ser una función del inverso de 1/r, sino que su
ecuación dimensional, como acabamos de ver no existe. La
temperatura lo que nos mide es la energía del elemento en
estudio, y como el elemento de estudio es el agua, nos indica por
lo tanto la energía que tendría el agua, si
estuviese en las condiciones de presión y volumen del
estado físico que se está estudiando.

Dicha energía del agua nos la determina "eso que
llamamos temperatura y que nos indican y miden los
termómetros, en un momento determinado."

3º Si la función 1/r va desde
cero a infinito, el producto
Z; irá
desde cero a infinito.

4º No existe el cero absoluto de -273º
C.

una manera de medir la energía de un cuerpo en un
momento determinado

6º Dos o más cuerpos en contacto no igualan en
"temperatura" sino en energía según la masa
de cada uno de los cuerpos.

7º En las moléculas formadas por dos o más
elementos simples, como se descomponen a energías
(temperaturas) muy bajas o muy altas, el producto Zno irá desde cero a
infinito, sino solo en el intervalo de existencia de dicha
molécula.

Nos dice que la energía de un cuerpo viene definido por
el radio de ese cuerpo en ese momento dado.

9º No es cierto que las energías absolutas
de los cuerpos no se puedan determinar. La
aplicación de la fórmula anterior es lo que las
define.

10º La termodinámica "actual" requiere un nuevo
replanteamiento, ya que se fundamenta en que la "temperatura es
una unidad fundamental." No tiene sentido el concepto de entropía ( Q/T ) calor dividido por la
temperatura absoluta.La Ley de Dalton
sobre la me3zcla de gases perfectos. La ley de Stefan sobre la
potencia radiada
de un cuerpo R=
T, donde T es la temperatura
absoluta., La fórmula de Plank en su teoría de la
cavidad radiante, No tiene sentido …… Ya que la temperatura
es una variable adimensional.

11º La escala actual de grados está definida, como
acabamos de ver, por dos estados: a) El punto de fusión
del hielo b) El punto de ebullición del agua. En el estado
a) coexisten moléculas de hielo y agua
líquida, y en el b) moléculas de agua
líquida y de vapor. Pero cada una de dichas
moléculas tiene radios distintos.

Si sobre la base de los radios queremos comparar con la
energía de los otros cuerpos, con los puntos de
fusión y ebullición del agua en función de
los radios, resulta que no es nada sencillo. No obstante vamos a
intentarlo.

6.6.- Vamos a estudiar la curvas de
Energía que nos mide un termómetro ideal

Pera el termómetro ideal la temperatura que medimos va
desde -270ºC hasta 3000º -4000ºC. Y que el
calor específico teórico del agua, es siempre el
mismo 4,17 KJ/ Kg

Nota: en los párrafos
siguientes en vez de escribir la palabra energía absoluta
pondré la letra E

——–

La E del agua, HO a 25º C, parto de que
vale su radio 0,478Ä ( en apartado del estudio del agua
veremos porque tiene este valor) Para dicho radio la E = 3
Qr =4360509 J.

El par de valores E = 4360509 J; y r=0,478Ä; nos definen
un punto de la función E = 3 Qr del agua líquida,
cuyo calor específico real en ese punto es 4,17 KJ/ Kg

Por dicho punto E = 4360509 J e r
=0,478 Ä, trazamos una tangente a la curva E = 3
Qr ; que sabemos
que es la derivada a dicha función en dicho punto.

dE /d r = -3 Qrtangente = -9122404 ; cuyo ángulo es =89,99999
º;

Luego la recta tangente es una recta casi perpendicular al eje
las r . Por eso cualquier incremento positivo o negativo del
valor que toma r , supone una gran variación del valor de
E .De los datos anteriores se deduce que la
ecuación de dicha recta es:

E=–9122405.r + 4360509,000436 E

Además la ecuación de dicha recta es en realidad
la ecuación de E del termómetro ideal, es
decir aquel que a cualquier temperatura el calor
específico siempre vale 4,17 KJ/ Kg.

Cálculo del calor específico teórico (
Z ) del HO

Donde nº igual a tres y = 2+16 = 18 ;

Y Z=4,184 /
4,277 = 0,978

Cálculo de la temperatura absoluta del HO:

Z169584 / 0,978 = 173350º grados
absolutos.

Pero los grados absolutos no son iguales a los grados
centígrados.

6.7.-Relación entre los grados centígrados y
los grados absolutos.

El incremento de la E del HO entre cero grados centígrados y
100º C será:

E = m. c
t; como estamos
trabajando con moles m= 18. 10Kg

E = m. c
t = 18. 10Kg . 4814 J. 100º =
7531,2 Julios; esta es el E y la repartimos en dos tramos: a) la
comprendida desde cero grados C a 25º C y b) la comprendida
entre 25º C y 100º C

La E del agua a 25º C hemos dicho que era E
= 3 Q0,478Ä=4360509 J. ; luego la E del HO a cero grados C
será 4360509 — 1882,8 J = 4358626,6 = 3 Qr

R igual a 0,4782 Ä

La E del HO a 100 grados C será 4360509 +
5648,4J J =43586157,8 = 3 Qr

R igual a 0,47738Ä

El calor absoluto del HO a cero grados centígrados las tablas
nos dicen que Ces
igual a 4,21759752; luego Z= CZ =4,21759752 /4,277 = 0,9861 ; donde
Z = 4,277 es el calor teórico del HO ; por lo tanto la temperatura absoluta a
cero grados C

Z1695 11 / 0,9861 = 171900
º grados absolutos

El calor absoluto del HO a 100grados centígrados las tablas nos
dicen que Ces igual
a 4,21592392 ; luego Z= C/ Z = 4,21592392 /4,277 = 0,9857 ; donde
Z = 4,277 es el calor teórico del HO ; por lo tanto la temperatura absoluta a
100 grados C

Z169802 / 0,9857 = 172265,4 º grados
absolutos

Consecuencia de todo el anterior, el de grados será 172265,4—171900
= 365,4 grados absolutos. Luego si en el intervalo de ( Oº–
100º C) le corresponde 365,4º de grados absolutos; la relación en
el HO, será
que un grado absoluto le corresponde 3,654º C.

——————–

No obstante lo dicho anteriormente, el problema se reduce
porque la ciencia actualmente solo trabaja con incrementos
de calor o de energía; y si tiene algún problema lo
resuelve con el concepto ( ¿ .?) de energía
interna del cuerpo. Entonces se trabaja en una franja muy
estrecha de las curvas y sobre todo con valores
experimentales obtenidos para el intervalo de estudio y
además los incrementos son muy pequeños la
porción de la curva se la puede considerar como lineal

Paradoja de la
dilatación: Un cuerpo se dilata, porque se comprime o
encoje

Estamos viendo que las variaciones del radio, supone una
variación de la energía del cuerpo en estudio.
Dicho incremento del radio (? r), nos dice la curva, que
si es negativo el incremento, el cuerpo aumenta de calor, luego a
mayor energía o calor del cuerpo supone una
disminución del radio y por tanto una disminución
del volumen del cuerpo; pero la experiencia visual, nos dice todo
lo contrario: al aumentar la temperatura los cuerpos se dilatan
aumentando su volumen.

Esta aparente contradicción se explica de la siguiente
manera: El aumento de energía y disminución de
volumen tiende a romper la unión que tiene entre sí
las moléculas las distancias entre ellas aumenta lo que
origina que su volumen sea mayor. Es decir se da el
dualismo de disminución del radio de los átomos y
al mismo tiempo aumento
de la distancia entre dichos átomos.

Fijarse que la definición del estado gaseoso o de gas
de un cuerpo podría ser: aquel estado donde sus
átomos o moléculas no tienen ningún enlace
que las una entre sí. No que su radio o su volumen
tengan un valor determinado. Por eso los gases son las
moléculas o los átomos, de un /os elemento/s
químico/s , que tienden a ocupar todo el espacio del
recipiente que los contiene.

7.1–Ejemplo

Supongo que tengo un mol de hierro a 25º C, que le
corresponde un radio en condiciones normales de 1,17 Ä y
aumentamos su energía en 500 K Julios. ¿ cual
será el valor del radio que en condiciones ambientales era
de 1,17 Ä ?.

La energía de un mol de Fe es :Q/ 1,17Ä = 593824 J/m; como aumentamos
su energía en 500.000 J; tendremos 593824+500.000 =
1093824 J/m y el nuevo radio será 1093824 = Qr donde "r" tiene el valor
de 0,635Ä.; luego de 1,17Ä a pasado a valer
0,635Ä.

7.2–Importancia del "radio" de cada elemento tiene en
condiciones normales.

Acabamos de ver que el radio de un elemento puede ir
desde cero hasta infinito. En cada una de las condiciones
ambientales el radio que medimos es el que corresponde a ese
estado, y a cada una de esas capas le corresponde una
energía en todo momento como nos dice la
fórmula Qr ;
La energía en el centro tenderá a ser infinita y
cuando el radio tienda a infinita seria cero. Pero de esos
infinitos radios, uno y solamente uno para cada elemento a
25º C y una atmósfera de presión es el que
medimos.

En el apartado anterior hemos visto que el radio del Fe que en
condiciones ambientales valía 1,17Ä al aumentar la
energía ese radio se convertía en 0,635Ä, pero
sufren variación no solamente el de 1,17Ä sino
también todos los demás radios del Fe. Así
si medimos el radio del Fe cuando su energía ha aumentado
los 500KJ ( o disminuido), mediremos un radio exterior de las
condiciones ambientales de ese momento, distinto a
0,635Ä, pero solo para este valor de 0,635, que en ese
momento ya no es ambiental, pues la energía exterior
ya no es de 25º C, podré aplicar que el aumento de la
variación de energía es igual a Q1 / r– 1 /r) ; siendo "rel radio final es decir distinto al ambiental y
"rsi la
energía ha disminuido será Q1 / r1 / r

El radio del elemento en condiciones ambientales de 25º
C, no solo sirve para medir su energía sino para medir su
volumen principal, la distancia que tiene con los otros
átomos contiguos si forma moléculas con otros
átomos, … Los radios que pudiéramos medir en
distintas condiciones a las ambientales no sirve lo mismo que lo
hace el radio ambiental a 25º C, excepto para medir su
volumen en ese nuevo estado energético que está
sometido, pero no para medir energía, ya como acabo de
repetir el punto de referencia de incrementos de energía
lo tomamos siempre a temperatura ambiente de 25º C.

El Fe, acabamos de decir que a 25º C mide 1,17 Ä,
pero si pudiéramos medir encontraríamos un radio
exterior muy tenue, mayor que 1,17 Ä, que cuando le
aplicamos los 500KJ sea ha encogido y es el que
mediríamos en este momento, la diferencia de ese radio
mayor que el 1,17 Ä y más exterior, que
mediríamos cuando su energía ha aumentado, nos
mediría y daría también 500 KJ.

Fórmula de
los gases perfectos

8.1-Nuevo enfoque de la fórmula de los gases
perfectos

P.V/ 273 = P. V / T

La fórmula anterior, no es exacta ya que hemos
demostrado que no existe la temperatura de grados Kelvin

Sabemos que el
producto de la presión de un gas por el volumen del
recipiente que lo contiene, tiene dimensiones de energía
P. V= E – M. L. T

Estamos trabajando en este artículo que

tiene por unidades fundamentales = M. LT

Recordando que . 2..m es siempre una cantidad constante y que
el volumen

depende del radio podremos poner que :

E.r= Q=
6,947745. 10r
julios.m. mol = K.P.V. r

Siendo K el valor de una constante adimensional.

En física cuando se habla de condiciones normales de
presión y temperatura ponemos:

Que PV1,013 . 10Nw/ m22,4 dm= 22,706 . 10Nw. m. luego el valor de K es

Luego podemos poner que E.r= Q= m. 4. rfr = 6,947745. 10r julios.m. mol = K.P.V. r = KPVr = K.PV r=K.P. V r= .K.PVr,(8.-1)

Si en (8-2) eliminamos la constante K obtendremos

PVr = .PV r=.P. V r= …..PVr, (8,-3)

Remplazamos en (8,-2) el radio "r" por la expresión
anterior y simplificamos obtenemos

Donde PV=1,013 . 10Nw/ m22,4 dm= 22,706 . 10Nw. m

Las expresiones (8,3) y (8.4) son las fórmulas
equivalentes a PVT= PVT; en el nuevo planteamiento de la
fórmula de los gases perfectos, con la diferencia que la
nueva fórmula, no son para gases perfectos, sino para
gases reales