Estratificación del aire
Tengo una duda de por que el aire no esta estratificado al ser un composición de gases de diferente densidad. ¿Podría por ej. Ponerse en un tubo aire y centrifugarlo y lograr que se produzca la estratificación?(Como en la centrifuga de laboratorio para líquidos)
No hablo de la estratificación térmica.
Mi duda viene de porque el dióxido y monóxido de carbono se arrastran en una habitación por el suelo (por ser mucho más denso) y no componen una mezcla homogénea como el O y N.
No hablo de la estratificación térmica.
Mi duda viene de porque el dióxido y monóxido de carbono se arrastran en una habitación por el suelo (por ser mucho más denso) y no componen una mezcla homogénea como el O y N.
1 Respuesta
Respuesta de janderkla
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La pregunta es muy inteligente y realmente no voy a contestarte con certeza si no que te daré mi opinión sobre el tema. Para empezar los gases calientes pesan menos por que tienen una mayor energía térmica que se traduce en una mayor energía cinética, esta aumenta la velocidad i violencia de los impactos entre moléculas y obliga a las moléculas a ocupar más espacio. Esto disminuye su densidad y por tanto "sube" en relación a la misma molécula "fria".
Esto por un lado, por el otro, las moléculas menos pesadas ocupan el mismo volumen que las más pesadas por tanto las más ligeras son también las menos densas y por tanto se encuentran en niveles superiores de la estratosfera (helio o hidrógeno)
Hasta ahora solo he explicado por que los gases deben separarse pero los encontramos mezclados, ¿por que es eso? Muy sencillo, al igual que los líquidos con sustancias solubles en ellos buscan la igualdad en sus concentraciones, los gases tienden también a intentar igualar las concentraciones, la diferencia es que los factores anteriores son mucho más destacables en gases que no en líquidos. Esto podría ser un experimento, intentar determinar la concentración de una solución de nitrato de plomo en superficie y en el fondo de la solución en reposo y totalmente disuelta, apostaría a que la concentración de plomo no es idéntica, aunque si muy parecida.
Sobre el tema del dióxido de carbono congelado esta claro, inicialmente tenemos una molécula muy pesada y muy fría, no le queda otra que ir por el suelo, a medida que se caliente subirá ligeramente pero el CO2 pesa casi 1,5 veces el nitrógeno o oxigeno. Esa diferencia de peso la obliga a, aun estando a la misma temperatura, estar más concentrada en la marte baja de la habitación.
Si te fijas podemos extrapolar el comportamiento del CO2 al del oxigeno, si imaginamos la atmósfera terrestre como una habitación, al nivel del mar el oxigeno esta muy concentrado y a 8 kilómetros del mar (Everest) la concentración de oxigeno es tan baja que necesitas un suministro de oxigeno. La diferencia de peso del oxigeno y nitrógeno es muy baja y aun así varia mucho con la altura, por tanto diferencias de peso entre moléculas mayores causaran efectos mucho más extremos.
Las plantas viven gracias a que el CO2 pesa más que el resto de gases y se queda próximo al suelo, si no su alimento se escaparía de sus posibilidades.
Por ultimo el tema de centrifugar un gas es algo si no imposible, algo muy poco viable, Cuando colocas un gas en un recipiente que da vueltas solo aumentas su energía cinética y todas sus partículas rebotaran mucho más en las paredes y se calentara el gas (ligeramente) pero no se va a estratificar por que le estas dando suficiente energía para que se mezclen. Si quieres estratificar un gas puedes enfriarlo a 0 Kelving (es el cero absoluto de temperatura -273,15ºC), entonces el gas caerá al suelo solidificado y se estratificara por densidades.
Espero haberte aclarado tus dudas, si necesitas algo más dímelo.
Esto por un lado, por el otro, las moléculas menos pesadas ocupan el mismo volumen que las más pesadas por tanto las más ligeras son también las menos densas y por tanto se encuentran en niveles superiores de la estratosfera (helio o hidrógeno)
Hasta ahora solo he explicado por que los gases deben separarse pero los encontramos mezclados, ¿por que es eso? Muy sencillo, al igual que los líquidos con sustancias solubles en ellos buscan la igualdad en sus concentraciones, los gases tienden también a intentar igualar las concentraciones, la diferencia es que los factores anteriores son mucho más destacables en gases que no en líquidos. Esto podría ser un experimento, intentar determinar la concentración de una solución de nitrato de plomo en superficie y en el fondo de la solución en reposo y totalmente disuelta, apostaría a que la concentración de plomo no es idéntica, aunque si muy parecida.
Sobre el tema del dióxido de carbono congelado esta claro, inicialmente tenemos una molécula muy pesada y muy fría, no le queda otra que ir por el suelo, a medida que se caliente subirá ligeramente pero el CO2 pesa casi 1,5 veces el nitrógeno o oxigeno. Esa diferencia de peso la obliga a, aun estando a la misma temperatura, estar más concentrada en la marte baja de la habitación.
Si te fijas podemos extrapolar el comportamiento del CO2 al del oxigeno, si imaginamos la atmósfera terrestre como una habitación, al nivel del mar el oxigeno esta muy concentrado y a 8 kilómetros del mar (Everest) la concentración de oxigeno es tan baja que necesitas un suministro de oxigeno. La diferencia de peso del oxigeno y nitrógeno es muy baja y aun así varia mucho con la altura, por tanto diferencias de peso entre moléculas mayores causaran efectos mucho más extremos.
Las plantas viven gracias a que el CO2 pesa más que el resto de gases y se queda próximo al suelo, si no su alimento se escaparía de sus posibilidades.
Por ultimo el tema de centrifugar un gas es algo si no imposible, algo muy poco viable, Cuando colocas un gas en un recipiente que da vueltas solo aumentas su energía cinética y todas sus partículas rebotaran mucho más en las paredes y se calentara el gas (ligeramente) pero no se va a estratificar por que le estas dando suficiente energía para que se mezclen. Si quieres estratificar un gas puedes enfriarlo a 0 Kelving (es el cero absoluto de temperatura -273,15ºC), entonces el gas caerá al suelo solidificado y se estratificara por densidades.
Espero haberte aclarado tus dudas, si necesitas algo más dímelo.
Me has aclarado muchas dudas, pero con lo de la estratificación en centrifuga es un procedimiento industrial para separar U 235 de U 238 a partir de UF6 (hexafluoruro de uranio) y las densidades no son muy distintas.
¿Seria posible en tu opinión usar un método semejante para separar CO2 o O2 del aire? (No hablo de economía) gracias.
¿Seria posible en tu opinión usar un método semejante para separar CO2 o O2 del aire? (No hablo de economía) gracias.
El uranio tiene densidades muy semejantes pero se separa bien dado que es un solido y los sólidos en líquidos pueden estratificarse, en cambio un gas puede tener densidades muy diferentes que aun así por su cantidad de energía cinética se encontrara en mayor concentración en su zona ya sea baja para gases densos o alta para gases ligeros pero puedes encontrarlo en cualquier zona. Para separar CO2 de O2 un método surrealista seria usar hemoglobina, esta puede aderir tanto una molécula de oxigeno como dióxido de carbono y en sangre o cualquier otro liquido podría estratificarse la hemogobina con CO2 más abajo que la homoglobina con O2. Como gases sueltos la estratificación por centrifuga lo encuentro imposible. Si fuera tan sencillo separar gases no se gastaría tanto en liquarlos para separarlos por destilación, ¿no crees? Yo creo que es imposible usar una centrifuga para separar un gas dado que al darle energía lo excitas más y por tanto es como intentar que se separen agua y aceite metiéndolos en una batidora, lo único que puedes conseguir es que se mezclen aun más. Pues con el aire pasa lo mismo, cuanta mayor sea la agitación, más energía tienen y más mezclados están los gases. Con lo cual una centrifuga seria perfecta para mezclar gases no para separarlos. Podrías estratificar gases usando aire liquido y centrifugandolo, seguramente el oxigeno liquido te quedaría en la parte baja y el nitrógeno en la parte alta pero es bastante inviable la idea.
