Divulgación Interacción entre un gas y líquido bajo presión

[Almanth]

Buenas, hoy he tenido una discusión muy interesante sobre el comportamiento de dos fluidos bajo presión y no hemos sabido decir como interactua la naturaleza, os pongo el planteamiento :

un recipiente ideal de forma cúbica, hermético e indestructible con una única entrada. Llenamos el recipiente con 2/3 partes de agua destilada y tomamos la medida del nivel del agua.

Nos ponemos a insuflar aire con un compresor muy potente a través de la entrada del cubo de tal manera que aumentamos la presión de la tercera parte restante que no ocupa el agua. Que pasará al augmentar la presión del aire... (Suponemos que el augmento de presión no llegará a cambiar de estado ni el aire a líquido, ni el agua a hielo).

1) variará el nivel del agua haciendo que se comprima.
1.a) Si se comprime, ¿ el agua aumentará de densidad ?

2) El gas comenzará a disolverse en el agua para ganar espacio para expandirse.
2.a) A que profundidad del recipiente penetrará el aire en el agua, ¿ será proporcional a la presión ? porque la tendencia de las moleculas de aire será de subir...
2.b) ¿ Variará si en vez de aire es CO2 ? (molécula más grande que el agua)
2.c) ¿ Y si es H2 ? (molécula mucho más pequeña que el agua)

Muchas gracias a todos.

[carroza]

Re: Interacción entre un gas y líquido bajo presión

Buenas, hoy he tenido una discusión muy interesante sobre el comportamiento de dos fluidos bajo presión y no hemos sabido decir como interactua la naturaleza, os pongo el planteamiento :

un recipiente ideal de forma cúbica, hermético e indestructible con una única entrada. Llenamos el recipiente con 2/3 partes de agua destilada y tomamos la medida del nivel del agua.

Nos ponemos a insuflar aire con un compresor muy potente a través de la entrada del cubo de tal manera que aumentamos la presión de la tercera parte restante que no ocupa el agua. Que pasará al augmentar la presión del aire... (Suponemos que el augmento de presión no llegará a cambiar de estado ni el aire a líquido, ni el agua a hielo).

1) variará el nivel del agua haciendo que se comprima.
1.a) Si se comprime, ¿ el agua aumentará de densidad ?

2) El gas comenzará a disolverse en el agua para ganar espacio para expandirse.
2.a) A que profundidad del recipiente penetrará el aire en el agua, ¿ será proporcional a la presión ? porque la tendencia de las moleculas de aire será de subir...
2.b) ¿ Variará si en vez de aire es CO2 ? (molécula más grande que el agua)
2.c) ¿ Y si es H2 ? (molécula mucho más pequeña que el agua)

Muchas gracias a todos.

Hola. Ocurren las dos cosas: El líquido se comprime, muy poco, pero se comprime. Esto depende de la compresibilidad del líquido. http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3...ompresibilidad

Por otro lado, parte del gas se disuelve en el líquido. Esto ocurre hasta que la presión de vapor del gas disuelto coincide con la presión parcial del gas en la fase gaseosa.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Henry


Dependiendo del líquido y el gas, éste será más o menos soluble, es decir, habrá una mayor o menor cantidad de gas disuelto para una presion dada de gas.

La solubilidad de un gas en agua no depende del tamaño de la molécula, sino más bien
del carácter polar de la molécula, que le permita formar iones en el agua.

En este sentido CO2 es muy soluble en agua, O2 es algo soluble, e H2 y N2 muy poco solubles.

[H2SO4]

Re: Interacción entre un gas y líquido bajo presión

... (Suponemos que el augmento de presión no llegará a cambiar de estado ni el aire a líquido, ni el agua a hielo).

Por supuesto que no. Un aumento de presión, de provocar algún cambio, sería el de hielo a agua líquida.

En cuanto a la compresión que sufriría el agua, sería imperceptible a todos los efectos en las condiciones experimentales expuestas, así que el nivel sería el mismo y la densidad también.

En el cubo existirían las dos fases: el agua -prácticamente sin cambio alguno- y, sobre la superficie, el aire a la presión que el compresor pudiese alcanzar. Como ha dicho carroza, los gases aumentarían su solubilidad al haber aumentado la presión, pero como son poco solubles, tampoco sería espectacular el valor de su concentración en el agua.

Saludos