Divulgación Por que un gas a presión tiene menor temperatura?

[LokisimoPrimo]

Hola a todos,
tengo un recuerdo de un profesor en secundaria que nos explicó en clase que al soplar con la boca más cerrada salía el aire frío y soplando con la boca abierta (como para calentarnos las manos) salía más caliente; y que esto se debía a que los gases a una presión mayor reducen su temperatura. Yo me lo creí, pero hoy volví a pensar en ello y se me vino a la mente PV=nRT, ecuación la cual dice exactamente lo contrario: a mayor presión, mayor temperatura (Aunque se me ocurre que puedes sopesar el efecto de mayor presión con un menor volumen, ya que cierras más la boca y sale menos aire, y así la temperatura podría ser la misma)

Empiricamente, veo que si tienen menor temperatura los gases a mayor presión, como por ejemplo una pistola de aire comprimido.

Mi pregunta es, por que PV=nRT no se ajusta a ese comportamiento? segun yo entiendo

[Richard R Richard]

Hola , el efecto que tu profesor hace referencia está relacionado con la ecuación de los gases ,pero, no es esa ljusto la ecuación necesaria, el tema es un poco mas complejo, pero trataré de ser breve.

Cuándo obturas la boca, estás creando mayor presión en el aire al interior de los pulmones, luego al salir a la atmósfera ese gas haba reducido la presión adiabáticamente, esto es casi sin tener contacto con más gas que el que circunda tu boca, aparte el aumento de velocidad del aire de acuerdo a la conservación de la energía mediante la aplicación de la fórmula de Bernoulli también reduce la presión,, luego si hay una caída de presión , es lógico que por la misma ecuación de los gases ideales se de una reducción de temperatura.

$(Pf-Pi) V=nR(Tf-Ti)$

repito no es así directo como funciona pero si algo similar, tienes que leer algo más de termodinámica y fluidodinámica para entender el porqué,

Proceso Isentrópico o isoentrópico y proceso adiabático

Proceso adiabatico

Ecuación de Bernoulli

igualmente el proceso de Bernoulli es un proceso para fluidos incompresibles, pero suponiendo que la variación de densidad del aire es mínima, puedes usarlo con muy poco error,

nadie tiene una solución a las ecuaciones diferenciales reales que rigen el movimiento de los fluidos compresibles, estas son las ecuaciones de Navier Stokes, y pende un premio de 1000000 U$S al que las resuelva genéricamente para todos los casos aplicables.

Navier-Stokes

[LokisimoPrimo]

muchas gracias por tu tiempo y muy buena explicación

[JCB]

Hola a tod@s.

Tu profesor tenía razón. Te estaba explicando el efecto Joule-Thomson (https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule-Thomson), que para un gas real sometido a una expansión libre, la temperatura disminuye. El enfriamiento se explica por el trabajo empleado contra las fuerzas de atracción moleculares.

Por el contrario, en un gas ideal, la temperatura permanecería constante, y se podría aplicar $pV=cte$.

Saludos cordiales,
JCB.

[LokisimoPrimo]

muchas gracias!

[sater]

Buenas, yo no sé si las ecuaciones de los gases aplican en este caso sin tiempo para alcanzar el equilibrio. En un librito que tengo que se llama 'Mad about Physics' hacen esta pregunta, y como solución el autor dice:

"By blowing gently, you bring 37 °C warm carbon dioxide from your lungs to heat the cooler skin of your hands. By blowing harder, two effects result: (1) cooler room air is pushed into the stream by the Bernoulli effect, and (2) there is more evaporation per second from the skin, requiring thermal energy from the surface. Both effects produce a sensation of coolness."

Buscando por google también veo explicaciones similares.

[LokisimoPrimo]

gracias por tu respuesta!

[JCB]

Parece una explicación muy coherente.

[Richard R Richard]

Hola a todos, me parece buena idea, definir bien las condiciones reinantes en la atmósfera externa y las dela superficie que "sentirá" cambio o no de temperatura.
La mezcla de gases y vapores que exhalamos podemos acotar su contenido de oxigeno, nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua.Tambien debemos estimar un rango de velocidades para la la evaluación y otro para soplar.
Evidentemente la sensación de frescor no será la misma a 45°c del Sahara o -45°c de la Antártida. Del mismo modo no será lo mismo la piel transpirada, mojada o seca.
Tengamos en cuenta que sensación térmica no es lo mismo que temperatura, es decir definamos con que vamos a medir la temperatura, a bulbo húmedo o seco.
Así podemos identificar si la temperatura medida es por un efecto de arrastre viscoso de aire más frío circundante, o bien por un cambio en las variables macroscópicas de los gases expelidos.
Siendo muy abiertos en la definición del problema no vamos a encontrar una única causa.