MICROMUNDOS Y LA LEYES DE LOS GASES IDEALES – PARTE 2

PRESIÓN Y TEMPERATURA

En la parte 1 mostré una programación de tortugas que simulan partículas ideales de un gas encerradas en un recipiente. A través de la simulación pude medir la presión de un gas en función de la cantidad de partículas y comprobar que se comportaban de acuerdo a la teoría cinética de los gases y cumplían, en cierto rango, con la ley de Gay Lussac, a temperatura y volumen constantes  P = k. N, donde P= Presión y N = N° de partículas. Es decir la presión varía linealmente con la cantidad de partículas.

Ampliaremos nuestra simulación para estudiar el factor temperatura. Según Gay Lussac, a volumen y cantidad de partículas constantes, la presión es proporcional a la temperatura. P = k. T o P1.T1 = P2.T2= … =Pn.Tn

Según la Teoría cinética de los gases la temperatura de una gas se relaciona en forma directa con la energía cinética de las partículas. Un aumento de la temperatura produce un aumento en la energía cinética de las partículas. Temp = K. Ec, finalmente resultaría P = K. Ec. Para la teoría cinética La energía molecular promedio es proporcional a la temperatura.

Nuestra experiencia virtual no intenta encontrar los valores de proporcionalidad sino la relación funcional entre Presión y Temperatura. Fijaremos entonces arbitrariamente una relación directa entre Temperatura y Avance de las tortugas:  DA “PASO TEMPERATURA / 4, es decir que el avance de las tortugas será 1/4 del valor de la temperatura. A su vez determinaremos que el valor de retroceso en el momento del rebote es una función del PASO:  DA “RETRO 4 * :PASO / 3

La temperatura será fijada por un control deslizante entre 0 y 100 ° C. El control deslizante es uno de los objetos de Micromundos que se programa visualmente como se ve en la figura.

Control temperatura

DEFINICIÓN DE REGLAS

En la mochila definimos para cada tortuga las siguientes reglas (ver en la PARTE 1 el concepto y función de la mochila)

AlClic                            ad:paso espera 1

AlColor (verde)       CHOQUE

PARA CHOQUE
at :RETRO
de 100 + azar 100
NOTA 60 2
DA “CHOQUES :CHOQUES + 1
BT ES :CHOQUES
FIN

AlaSeñal  10              Si cronometro > 1000 [colisiones]

Esto significa que cada segundo debe chequear el valor del cronometro y si es mayor a 1000 décimas de segundo (100 segundos) ejecute el procedimiento colisiones que informa el total de choques acumulado y detiene el proceso.

PARA COLISIONES
es frase [total colisiones=] :choques
deténtodo
FIN

Reglas 1

PARA INICIO

BOX; procedimiento que dibuja el recipiente.

dile [t1 t2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16]

origen

de ( menosprimero quien ) * 200

ad 50 + azar 100

bt DA “CHOQUES 0

INICIACRON; primitiva que coloca el cronometro en 0

FIN

 

VIDEO DE LA EXPERIENCIA

 

DATOS OBTENIDOS Y GRÁFICA

tabla presion vs temperatura

 

curva p vs t

Como se observa la relación es lineal y coincide con lo esperado por la ley de Gay Lussac, al menos en el rango de temperaturas experimentado. La ecuación de la recta dada por el Excel (línea de tendencia) da una pendiente de 9,91, valor aproximado al de los datos, que oscila entre 9,9 y 10,8. Este valor indica que por cada °C de aumento de temperatura la presión aumenta aproximadamente 10 choques. A 200°C la extrapolación daría 10. 200 = 2000 choques. Pero a esta temperatura el PASO = 50 y seguramente veríamos a las partículas escapando del “recipiente”. Dicho sea de paso según el principio de incertidumbre, no sería algo imposible.