Gas

Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura.Esta denominación se extendió luego a todos los cuerpos gaseosos, también llamados fluidos elásticos, fluidos compresibles o aires, y se utiliza para designar uno de los estados de la materia.Al igual que ocurre con los otros dos estados de la materia, el gas también puede transformarse (en líquido) si se somete a temperaturas muy bajas.Por ejemplo, Robert Boyle estudió química neumática durante una pequeña parte de su carrera.Observó que cuando se aumentaba la presión en el gas, al agregar más mercurio a la columna, el volumen del gas atrapado disminuía (esto se conoce como relación inversa).A medida que los gases están sujetos a condiciones extremas, estas herramientas se vuelven más complejas, desde las ecuaciones de Euler para el flujo no viscoso hasta las ecuaciones de Navier-Stokes[8]​ que explican completamente los efectos viscosos.Estas ecuaciones se adaptan a las condiciones del sistema de gas en cuestión.El equipo de alta tecnología que se utiliza hoy en día fue diseñado para ayudarnos a explorar con seguridad los entornos operativos más exóticos donde los gases ya no se comportan de una manera "ideal".Esta matemática avanzada, que incluye estadísticas y cálculo multivariable, posibilita la solución a situaciones dinámicas tan complejas como la reentrada de vehículos espaciales.Un ejemplo es el análisis de la reentrada del transbordador espacial que se muestra en la imagen para garantizar que las propiedades del material bajo esta condición de carga sean adecuadas.La ley dice que a una temperatura constante y para una masa dada de un gas, el volumen del gas varía de manera inversamente proporcional a la presión absoluta del recipiente: Matemáticamente se puede expresar así:Esto se debe a que entre sus partículas, ya sean átomos como en los gases nobles o moléculas como en el (O2) y la mayoría de los gases, se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals.El comportamiento de un gas suele concordar más con el comportamiento ideal cuanto más sencilla sea su fórmula química y cuanto menor sea su reactividad ( tendencia a formar enlaces).Esto es, porque cuanto más grande es la partícula constituyente del gas, mayor es la probabilidad de colisión e interacción entre ellas, factor que hace disminuir la idealidad.Algunos de estos gases se pueden aproximar bastante bien mediante las ecuaciones ideales, mientras que en otros casos hará falta recurrir a ecuaciones reales muchas veces deducidas empíricamente a partir del ajuste de parámetros.También se pierde la idealidad en condiciones extremas, como altas presiones o bajas temperaturas.Por otra parte, la concordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos a bajas presiones o altas temperaturas.Si fuera posible observar un gas a través de un microscopio suficientemente potente como para ver las partículas que lo forman (moléculas, átomos, iones), las veríamos moviéndose de una manera más o menos aleatoria.La teoría cinética proporciona información sobre las propiedades macroscópicas de los gases al considerar su composición molecular y su movimiento.Por ejemplo: imagine que tiene un recipiente sellado de tamaño fijo (volumen constante), que contiene un número fijo de partículas de gas; partiendo del cero absoluto (la temperatura teórica a la que los átomos o moléculas no tienen energía térmica, es decir, no se mueven ni vibran), se empieza a añadir energía al sistema calentando el recipiente, de modo que la energía se transfiera a las partículas del interior.Todo esto significa que estas ecuaciones ideales proporcionan unos resultados razonables excepto para casos con una gran presión o temperatura (ionización).Cualquier gas se considera un fluido porque tiene las propiedades que le permiten comportarse como tal.Un gas tiende a ser activo químicamente debido a que su superficie molecular es también grande, es decir, al estar sus partículas en continuo movimiento chocando unas con otras, esto hace más fácil el contacto entre una sustancia y otra, aumentando la velocidad de reacción en comparación con los líquidos o los sólidos.La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas.(gas ideal) Este resultado es interesante y significativo no solo por ofrecer una forma de calcular la presión de un gas sino porque relaciona una variable macroscópica observable, la presión, con la energía cinética promedio por molécula, 1/2 mvrms², que es una magnitud microscópica no observable directamente.[11]​ La viscosidad, una propiedad física, es una medida de qué tan bien se adhieren las moléculas adyacentes entre sí.Si bien un gas tiene un valor de viscosidad más bajo que un líquido, sigue siendo una propiedad observable.La vista satelital del clima alrededor de las islas Juan Fernández ilustra un ejemplo.El ejemplo clásico de esto es un perfil alar que entra en pérdida.