Termodinámica

Energía calorifica: La suma de la
energía potencial y de la energía sintética
de un sistema no
permanece siempre constante.

De una manera general, la energía mecánica total de un sistema disminuye
con el frotamiento y los choques. Si por ejemplo, se frena un
cuerpo durante su caída por un plano inclinado, de forma
que su velocidad
permanezca constante, se producirá una disminución
de su energía potencial sin que aumente su energía
cinética. Pero, en todos los fenómenos de esta
naturaleza se
produce calor.
Así el fósforo de las cerillas se inflama por
frotamiento, las herramientas
se calientan al labrar los metales, etc. Sí una
bala de plomo se dispara contra una placa de acero, se puede
alcanzar, en el momento del choque, una temperatura
superior a su punto de fusión. El
calor debe,
por consiguiente, considerarse como una forma de energía,
hipótesis que se ve corroborada por la
posibilidad de producir trabajo mecánico consumiendo
calor, por
ejemplo, en las maquinas de
calor.

Otras formas de energía: eléctrica.
La corriente eléctrica es uno de los numerosos
fenómenos que pueden producir trabajo mecánico o
calor. La
primera transformación se realiza en los motores y la
inversa de los generadores electromagnéticos de corriente
(dínamos, alternadores). En todos los conductores por los
que pasan una corriente hay una producción de calor, conocida con el nombre
de efecto de joule; la transformación contraria
directa, es decir de calor en electricidad, se
observa en las pilas
termoeléctricas y basta calentar una de las dos soldaduras
de dos metales diferentes que
forman parte de un circuito para que se engendre en el mismo una
corriente. De ellos se deduce que existe energía
eléctrica y que el paso de una corriente es en
realidad un transporte de
energía a lo largo de un circuito.

Un condensador cargado de corriente también
energía
eléctrica, puesto a descargarse es capaz de producir
una corriente, pero esta energía es potencial.

Química: Las reacciones químicas
tienen lugar con absorción o desprendimiento de calor,
según los casos. La combustión, que es la combinación
del oxígeno del cuerpo combustible o con los elementos que
lo integran, revelan que una muestra de
carbón y oxigeno
contiene energía química potencial, que
puede utlizarse al iniciar la combustión o la combinación de ambos
cuerpos.

La energía química se emplea a
si mismo en las pilas y
acumuladores eléctricos, que la transforman en energía
eléctrica, y el fenómeno inverso se produce en
la electrólisis, en particular al cargar los
acumuladores.

Las explosiones son un ejemplo de transformación
de energía química en trabajo
mecánico.

Radiante: La luz se produce de
diversas formas, pero la más corriente de éstas
consiste en calentar cuerpos a una temperatura
bastante elevada (lámpara de gas,
Lámpara eléctrica de incandescencia). La
incandescencia es precisamente la transformación de
energía calorífica en energía
radiante.

En los fenómenos de luminiscencia, o
emisión de luz en
frío, interviene otra forma de energía que es
mecánica en el caso de la tribolumiscencia.
La ruptura de ciertos cristales que se producen por ejemplo al
machacar azúcar provocan la aparición de luz. En la
electroluminiscencia, la energía
eléctrica se transforma directamente en luz sin que pase
por la forma calorifica intermedia. Así acorde en los
tubos de gas rarificado
como el neón y los vapores de sodio y mercurio. En la
quimioluminiscencia, algunas reacciones químicas, como la
oxidación lenta del fósforo blanco en contacto del
aire, provocan
emisión de luz, sin
calentamiento apreciable. La luz emitida por las
luciérnagas se debe a un fenómeno análogo,
puesto que produce de las reacciones químicas que se
producen durante la digestión.

La energía radiante puede convertirse en
cualquiera de las otras cuatro formas de energías que se
han considerado. Así, cuando una sustancia absorbe
radiaciones, se calienta y este efecto calorifico es
particularmente intenso en el caso de las radiaciones
infrarrojas. Por otra parte, los haces luminosos dirigidos hacia
los cuerpos ejercen en estos una fuerza de
empuje que produce efectos mecánicos y recibe el nombre de
presión de radiación,
fenómenos que explica la repulsión de la cola de
cometas por los rayos solares. La transformación de
energía luminosa en energía
eléctrica tiene lugar en la fotoelectricidad al
captárselos electrones que emiten algunos metales cuando recibe la
luz. Este fenómeno ha dado lugar a innumerables
aplicaciones practicas, entre las cuales pueden mencionarse el
cine sonoro y
la
televisión.

Las modificaciones químicas sufridas por los
cuerpos bajo la influencia de la luz son numerosas y constituyen
el objeto de la ciencia
denominada fotoquímica, que estudia la
transformación de la energía luminosa en
energía química. Las plantas realizan
esta transformación gracias a la clorofila, que absorbe
las radiaciones solares, y la energía así
almacenada se emplea para sintetizar los alimentos
hidrocarbonados.

Primera ley de la
termodinámica

Permítase que un sistema cambie de
un estado inicial
de equilibrio
, a un estado final
de equilibrio
, en un camino
determinado, siendo el calor absorbido por el sistema y
el trabajo hecho
por el sistema.
Después calculamos el valor de
. A
continuación cambiamos el sistema desde el mismo estado
hasta el estado
final , pero en
esta ocasión por u n camino diferente. Lo hacemos esto una
y otra vez, usando diferentes caminos en cada caso. Encontramos
que en todos los intentos es la misma. Esto es, aunque y separadamente dependen del camino tomado, no depende, en lo absoluto,
de cómo pasamos el sistema del estado
al estado
, sino solo de los
estados inicial y final (de equilibrio).

Del estudio de la mecánica recordará, que cuando un
objeto se mueve de un punto inicial a otro final , en un campo gravitacional en ausencia de
fricción, el trabajo
hecho depende solo de las posiciones de los puntos y no, en
absoluto, de la trayectoria por la que el cuerpo se mueve. De
esto concluimos que hay una energía potencial,
función de las coordenadas espaciales del cuerpo, cuyo
valor final
menos su valor inicial,
es igual al trabajo hecho al desplazar el cuerpo. Ahora, en la
termodinámica, encontramos
experimentalmente, que cuando en un sistema ha cambiado su estado
al , la cantidad dependen solo de las
coordenadas inicial y final y no, en absoluto, del camino tomado
entre estos puntos extremos. Concluimos que hay una
función de las coordenadas termodinámicas, cuyo
valor final,
menos su valor inicial
es igual al cambio
en el proceso. A
esta función le llamamos función de la
energía interna.

Representemos la función de la energía
interna por la letra . Entonces la energía interna del sistema en el estado
, , es solo el cambio de
energía interna del sistema, y esta cantidad tiene un
valor determinado independientemente de la forma en que el
sistema pasa del estado al estado f: Tenemos entonces que:

Como sucede para la energía potencial,
también para que la energía interna, lo que importa
es su cambio. Si se
escoge un valor arbitrario para la energía interna en un
sistema patrón de referencia, su valor en cualquier otro
estado puede recibir un valor determinado. Esta ecuación
se conoce como la primera ley de la
termodinámica, al aplicarla debemos
recordar que se
considera positiva cuando el calor entra al sistema y que
será
positivo cuando el trabajo lo
hace el sistema.

A la función interna , se puede ver como muy abstracta en este
momento. En realidad, la termodinámica clásica no ofrece una
explicación para ella, además que es una
función de estado que cambia en una forma
predecible. ( Por función del estado,
queremos decir, que exactamente, que su valor depende solo del
estado físico del material: su constitución, presión, temperatura y
volumen.) La
primera ley de la
termodinámica, se convierte entonces en un
enunciado de la ley de la
conservación de la energía para los sistemas
termodinámicos.

La energía total de un sistema de
partículas , cambia en una cantidad exactamente igual a la cantidad que
se le agrega al sistema, menos la cantidad que se le
quita.

Podrá parecer extraño que consideremos que
sea positiva
cuando el calor entra al sistema y que sea positivo cuando la energía
sale del sistema como trabajo. Se llegó a esta
convención, porque fue el estudio de las máquinas
térmicas lo que provocó inicialmente el estudio de
la termodinámica. Simplemente es una buena
forma económica tratar de obtener el máximo trabajo
con una maquina de este tipo, y minimizar el calor que debe
proporcionársele a un costo importante.
Estas naturalmente se convierten en cantidades de interés.

Si nuestro sistema sólo sufre un cambio
infinitesimal en su estado, se absorbe nada más una
cantidad infinitesimal de calor y se hace solo una cantidad infinitesimal de
trabajo , de tal
manera que el cambio de
energía interna también es infinitesimal. Aunque y no son diferencias verdaderas, podemos
escribir la primera ley diferencial
en la forma:

.

Podemos expresar la primera ley en palabras diciendo:
Todo sistema termodinámico en un estado de equilibrio,
tiene una variable de estado llamada energía interna
cuyo cambio
en un proceso
diferencial está dado por la ecuación antes
escrita.

La primera ley de la termodinámica se aplica a
todo proceso de la
naturaleza que
parte de un estado de equilibrio y
termina en otro. Decimos que si un sistema esta en estado de
equilibrio cuando podemos describirlo por medio de un grupo
apropiado de parámetros constantes del sistema como
presión ,el volumen, temperatura,
campo magnético y otros la primera ley sigue
verificándose si los estados por los que pasa el sistema
de un estado inicial (equilibrio), a su estado final
(equilibrio), no son ellos mismos estados de equilibrio. Por
ejemplo podemos aplicar la ley de la termodinámica a la
explosión de un cohete en un tambor de acero
cerrado.

Hay algunas preguntas importantes que no puede decir la
primera ley. Por ejemplo, aunque nos dice que la energía
se conserva en todos los procesos, no
nos dice si un proceso en
particular puede ocurrir realmente. Esta información nos la da una
generalización enteramente diferente, llamada segunda ley
de la termodinámica, y gran parte de los temas de la
termodinámica dependen de la segunda ley.

Segunda ley de la
termodinámica.

Las primeras máquinas térmicas
construidas, fueron dispositivos muy eficientes. Solo una
pequeña fracción del calor absorbido de la fuente
de la alta temperatura se
podía convertir en trabajo útil. Aun al progresar
los diseños de la ingeniería, una fracción apreciable
del calor absorbido se sigue descargando en el escape de una
máquina a baja temperatura, sin que pueda convertirse en
energía mecánica. Sigue siendo una esperanza
diseñar una maquina que pueda tomar calor de un
depósito abundante, como el océano y convertirlo
íntegramente en un trabajo útil. Entonces no seria
necesario contar con una fuente de calor una temperatura
más alta que el medio ambiente
quemando combustibles. De la misma manera, podría
esperarse, que se diseñara un refrigerador que simplemente
transporte
calor, desde un cuerpo frío a un cuerpo caliente, sin que
tenga que gastarse trabajo exterior. Ninguna de estas
aspiraciones ambiciosas violan la primera ley de la
termodinámica. La máquina térmica
sólo podría convertir energía
calorífica completamente en energía mecánica, conservándose la
energía total del proceso. En el
refrigerador simplemente se transmitiría la energía
calorifica de un cuerpo frío a un cuerpo caliente, sin que
se perdiera la energía en el proceso. Nunca se ha logrado
ninguna de estas aspiraciones y hay razones para que se crea que
nunca se alcanzarán.

La segunda ley de la termodinámica, que es una
generalización de la experiencia, es una exposición
cuyos artificios de aplicación no existen. Se tienen
muchos enunciados de la segunda ley, cada uno de los cuales hace
destacar un aspecto de ella, pero se puede demostrar que son
equivalentes entre sí. Clausius la enuncio como sigue:
No es posible para una máquina cíclica llevar
continuamente calor de un cuerpo a otro que esté a
temperatura más alta, sin que al mismo tiempo se
produzca otro efecto (de compensación). Este enunciado
desecha la posibilidad de nuestro ambicioso refrigerador, ya que
éste implica que para transmitir calor continuamente de un
objeto frío a un objeto caliente, es necesario
proporcionar trabajo de un agente exterior. Por nuestra
experiencia sabemos que cuando dos cuerpos se encuentran en
contacto fluye calor del cuerpo caliente al cuerpo frío.
En este caso, la segunda ley elimina la posibilidad de que la
energía fluya del cuerpo frío al cuerpo caliente y
así determina la dirección de la transmisión del
calor. La dirección se puede invertir solamente por
medio de gasto de un trabajo.

Kelvin (con Planck) enuncio la segunda ley con palabras
equivalentes a las siguientes: es completamente imposible
realizar una transformación cuyo único resultado
final sea el de cambiar en trabajo el calor extraído de
una fuente que se encuentre a la misma temperatura. Este
enunciado elimina nuestras ambiciones de la máquina
térmica, ya que implica que no podemos producir trabajo
mecánico sacando calor de un solo depósito, sin
devolver ninguna cantidad de calor a un depósito que
esté a una temperatura más baja.

Para demostrar que los dos enunciados son equivalentes,
necesitamos demostrar que si cualquiera de los enunciados es
falso, el otro también debe serlo. Supóngase que es
falso el enunciado de Clausius, de tal manera que se pudieran
tener un refrigerador que opere sin que se consuma el trabajo.
Podemos usar una máquina ordinaria para extraer calor de
un cuerpo caliente, con el objeto de hacer trabajo y devolver
parte del calor a un cuerpo frío.

Pero conectando nuestro refrigerador "perfecto" al
sistema, este calor se regresaría al cuerpo caliente, sin
gasto de trabajo, quedando así utilizable de nuevo para su
uso en una máquina térmica. De aquí que la
combinación de una maquina ordinaria y el refrigerador
"perfecto" formará una máquina térmica que
infringe el enunciado de Kelvin-Planck. O podemos invertir el
argumento. Si el enunciado Kelvin-Planck fuera incorrecto,
podríamos tener una máquina térmica que
sencillamente tome calor de una fuente y lo convierta por
completo en trabajo. Conectando esta máquina
térmica "perfecta" a un refrigerador ordinario, podemos
extraer calor de un cuerpo ordinario, podemos extraer calor de un
cuerpo caliente, convertirlo completamente en trabajo, usar este
trabajo para mover un refrigerador ordinario, extraer calor de un
cuerpo frío, y entregarlo con el trabajo
convertido en calor por el refrigerador, al cuerpo caliente. El
resultado neto es una transmisión de calor desde un cuerpo
frío, a un cuerpo caliente, sin gastar trabajo, lo
infringe el enunciado de Clausius.

La segunda ley nos dice que muchos procesos son
irreversibles. Por ejemplo, el enunciado de Clausius
específicamente elimina una inversión simple del proceso de
transmisión de calor de un cuerpo caliente, a un cuerpo
frío. Algunos procesos, no
sólo no pueden regresarse por sí mismos, sino que
tampoco ninguna combinación de procesos
pueden anular el efecto de un proceso irreversible, sin provocar
otro cambio correspondiente en otra parte.

Tercera ley de la
termodinámica.

En el análisis de muchas reacciones
químicas es necesario fijar un estado de referencia para
la entropia. Este
siempre puede escogerse algún nivel arbitrario de
referencia cuando solo se involucra un componente; para las
tablas de vapor convencionales se ha escogido 320F.
Sobre la base de las observaciones hechas por Nernst y por otros,
Planck estableció la tercera ley de la
termodinámica en 1912, así:

la entropia de
todos los sólidos cristalinos perfectos es cero a la
temperatura de cero absoluto.

Un cristal "perfecto" es aquel que esta en equilibrio
termodinámica. En consecuencia, comúnmente se
establece la tercera ley en forma más general,
como:

La entropia de
cualquier sustancia pura en equilibrio termodinamico tiende a
cero a medida que la temperatura tiende a cero.

La importancia de la tercera ley es evidente. Suministra
una base para el calculo de las entropías absolutas de las
sustancias, las cuales pueden utilizarse en las ecuaciones
apropiadas para determinar la dirección de las reacciones
químicas.

Una interpretación estadística de la tercera ley es más
bien sencilla, puesto que la entropia se ha
definido como:

En donde k es la constante de Bolzmall es la probabilidad
termodinámica. En vista de la anterior disertación,
la tercera ley equivale a establecer que:

cuando
0.

Esto significa que sólo existe una forma
de ocurrencia del estado de energía mínima para una
sustancia que obedezca la tercera ley.

Hay varios casos referidos en la literatura en donde los
cálculos basados en la tercera ley no están
desacuerdo con los experimentos. Sin
embargo, en todos los casos es posible explicar el desacuerdo
sobre la base de que la sustancia no es "pura", esto es, pueda
haber dos o más isótopos o presentarse
moléculas diferentes o, también, una distribución de no equilibrio de las
moléculas. En tales casos hay más de un estado
cuántico en el cero absoluto y la entropia no
tiende a cero.

Entropía.

La entropía, como todas las variables de
estado, dependen sólo de los estados del sistema, y
debemos estar preparados para calcular el cambio en la
entropía de procesos
irreversibles, conociendo sólo los estados de principio y
al fin. Consideraremos dos ejemplos:

1.- Dilatación libre: Dupliquemos el
volumen de un
gas, haciendo
que se dilate en un recipiente vacío, puesto que no se
efectúa reacción alguna contra el vacío,
y, como el
gas se
encuentra encerrado entre paredes no conductoras, . por la primera ley se
entiende que o:

donde y
se refieren a los
estados inicial y final (de equilibrio). Si el gas es ideal,
depende
únicamente de la temperatura y no de la presión o
el volumen, y la
ecuación implica que .

En realidad, la dilatación libre es irreversible,
perdemos el control del
medio ambiente
una vez que abrimos la llave. Hay sin envergo, una diferencia de
entropía ,
entre los estados de equilibrio inicial y final, pero no podemos
calcularla con la ecuación , por que esta relación se aplica
únicamente a trayectorias reversibles; si tratamos de usar
la ecuación, tendremos inmediatamente la facultad de que
Q = 0 para la dilatación libre – además – no
sabremos como dar valores
significativos de T en los estados intermedios que no son
de equilibrio.

Entonces, ¿Cómo calcularemos
Sf – Si para estos estados?, lo
haremos determinando una trayectoria reversible (cualquier
trayectoria reversible) que conecte los estados y f, para así
calcular el cambio de entropía de la trayectoria. En la
dilatación libre, un trayecto reversible conveniente
(suponiendo que se trate de un gas ideal) es una
dilatación isotérmica de VI a
Vf (=2Vi). Esto corresponde a la
dilatación isotérmica que se lleva a cabo entre los
puntos a y b del ciclo del Carnot.

Esto representa un grupo de
operaciones
muy diferentes de la dilatación libre y tienen en
común la única condición de que conectan el
mismo grupo de
estados de equilibrio, y f. De la ecuación y el ejemplo 1 tenemos.

Esto es positivo, de tal manera que la entropía
del sistema aumenta en este proceso adiabático
irreversible. Nótese que la dilatación libre es un
proceso que, en la naturaleza se
desarrolla por sí mismo una vez iniciado. Realmente no
podemos concebir lo opuesto, una compresión libre en la
que el gas que en un recipiente aislado se comprima en forma
espontanea de tal manera que ocupe solo la mitad del volumen que tiene
disponible libremente. Toda nuestra experiencia nos dice que el
primer proceso es inevitable y virtualmente, no se puede concebir
el segundo.

2.- Transmisión irreversible de
calor. Como otro ejemplo, considérense dos cuerpos
que son semejantes en todo, excepto que uno se encuentra a una
temperatura TH y el otro a la temperatura
TC, donde TH>
TC. Si ponemos ambos objetos en contacto dentro de
una caja con paredes no conductoras, eventualmente llegan a la
temperatura común Tm, con un valor entre
TH y TC; como la
dilatación libre, el proceso es irreversible, por que
perdemos el control del
medio
ambiente, una vez que colocamos los dos cuerpos en la caja.
Como la dilatación libre, este proceso también es
adiabático (irreversible), por que no entra o sale calor
en el sistema durante el proceso.

Para calcular el cambio de entropía para el
sistema durante este proceso, de nuevo debemos encontrar un
proceso reversible que conecte los mismos estados inicial y final
y calcular el cambio de entropía, aplicando la
ecuación al proceso. Podemos hacerlo, si imaginamos que tenemos a
nuestra disposición un deposito de calor de gran capacidad
calorífica, cuya temperatura T este bajo nuestro
control, digamos,
haciendo girar una perilla. Primero ajustamos, la temperatura del
deposito a TH a Tm, quitando calor
al cuerpo caliente al mismo tiempo. En este
proceso el cuerpo caliente pierde entropía, siendo el
cambio de esta magnitud .

Aquí T1 es una temperatura
adecuada escogida entre TH y
Tm y Q es el calor
extraído.

En seguida ajustamos la temperatura de nuestro
depósito a Tc y lo colocamos en contacto
con el segundo cuerpo (el más frío). A
continuación elevamos lentamente (reversiblemente) la
temperatura del depósito de Tc a
Tm, cediendo calor al cuerpo frío
mientras lo hacemos. El cuerpo frío gana entropía
en este proceso, siendo su cambio.

Aquí T2 es una temperatura
adecuada, escogida para que quede entre Tc y
Tm y Q es el calor agregado. El calor
Q agregado al cuerpo frío es igual al Q
extraído del cuerpo caliente.

Los dos cuerpos se encuentran ahora en la misma
temperatura Tm y el sistema se encuentra en
el estado de
equilibrio final. El cambio de entropía para el sistema
completo es:

Como T1>T2, tenemos
Sf >Si. De nuevo, como para la
dilatación libre, la entropía del sistema aumenta
en este proceso reversible y adiabático.

Nótese que, como la dilatación libre,
nuestro ejemplo de la conducción del calor es un proceso
que en la naturaleza se
desarrolla por sí mismo una vez que se ha iniciado. En
realidad no podemos concebir el proceso opuesto, en el cual, por
ejemplo, una varilla de metal en equilibrio térmico a la
temperatura del cuarto espontáneamente se ajuste de tal
manera, que un extremo quede más caliente y en el otro
más frío. De nuevo, la naturaleza tiene
la preferencia irresistible para que el proceso se efectúe
en una dirección determinada y no en la
opuesta.

En cada uno de estos ejemplos, debemos distinguir
cuidadosamente el proceso real (irreversible) (dilatación
libre o transmisión del calor) y el proceso reversible que
se introdujo, para que se pudiera calcular el cambio de
entropía en el proceso real.

Podemos escoger cualquier proceso reversible, mientras
conecte los mismos estados inicial y final que el proceso real;
todos estos procesos reversibles llevarán al mismo cambio
de entropía porque ella depende sólo los estados
inicial y final y no de los procesos que los conectan, tanto si
son reversibles como si son irreversibles.

Calor y
Temperatura

Mediante el contacto de la epidermis con un objeto se
perciben sensaciones de frío o de calor, siendo
está muy caliente. Los conceptos de calor y frío
son totalmente relativos y sólo se pueden establecer con
la relación a un cuerpo de referencia como, por ejemplo,
la mano del hombre.

Lo que se percibe con más precisión es la
temperatura del objeto o, más exactamente todavía,
la diferencia entre la temperatura del mismo y la de la mano que
la toca. Ahora bien, aunque la sensación experimentada sea
tanto más intensa cuanto más elevada sea la
temperatura, se trata sólo una apreciación muy poco
exacta que no puede considerarse como medida de temperatura. Para
efectuar esta ultima se utilizan otras propiedades del calor,
como la dilatación, cuyos efectos son
susceptibles.

Con muy pocas excepciones todos los cuerpos aumentan de
volumen al calentarse y diminuyen cuando se enfrían. En
caso de los sólidos, el volumen suele incrementarse en
todas las direcciones se puede observar este fenómeno en
una de ellas con experiencia del pirometró del
cuadrante.

El, pirometro del cuadrante consta de una barra
metálica apoyada en dos soportes, uno de los cuales se
fija con un tornillo, mientras que el otro puede deslizarse y
empujar una palanca acodada terminada por una aguja que recorre
un cuadrante o escala cuadrada.
Cuando, mediante un mechero, se calienta fuertemente la barra,
está se dilata y el valor del alargamiento, ampliado por
la palanca, aparece en el cuadrante.

Otro experimento igualmente característico es el llamado del anillo
de Gravesande. Este aparato se compone de un soporte del que
cuelga una esfera metálica cuyo diámetro es
ligeramente inferior al de un anillo el mismo metal por el cual
puede pasar cuando las dos piezas están a l a misma
temperatura. Si se calienta la esfera dejando el anillo a la
temperatura ordinaria, aquella se dilata y no pasa por el anillo;
en cambio puede volver a hacerlo una vez enfriada o en el caso en
que se hayan calentando simultáneamente y a la misma
temperatura la esfera y el anillo.

La dilatación es, por consiguiente, una primera
propiedad
térmica de los cuerpos, que permite llegar a la
noción de la temperatura.

La segunda magnitud fundamental es la cantidad de
calor que se supone reciben o ceden los cuerpos al calentarse
o al enfriarse, respectivamente.

La cantidad de calor que hay que proporcionar a un
cuerpo para que su temperatura aumente en un numero de unidades
determinado es tanto mayor cuanto más elevada es la masa
de dicho cuerpo y es proporcional a lo que se denomina calor
especifico de la sustancia de que está
constituido.

Cuando se calienta un cuerpo en uno de sus puntos, el
calor se propaga a los que son próximos y la diferencia de
temperatura entre el punto calentado directamente y otro situado
a cierta distancia es tanto menor cuando mejor conducto del calor
es dicho cuerpo. Si la conductabilidad térmica de
un cuerpo es pequeña, la transmisión del calor se
manifiesta por un descenso rápido de la temperatura entre
el punto calentado y otro próximo. Así sucede con
el vidrio, la
porcelana, el caucho, etc. En el caso contrario, por ejemplo con
metales como el
cobre y la
plata, la conductabilidad térmica es muy grande y la
disminución de temperatura entre un punto calentado y el
otro próximo es muy reducida.

Se desprende de lo anterior que el estudio del calor
sólo puede hacerse después de haber definido de una
manera exacta los dos términos relativos al propio calor,
es decir, la temperatura, que se expresa en grados, y la
cantidad de calor, que se expresa en
calorías.

Habrá que definir después algunas
propiedades específicas de los cuerpos en su manera de
comportarse con respecto al calor y la conductabilidad
térmica.

Escalas de medición de
la temperatura

Las dos escalas de temperatura de uso común son
la Celsius (llamada anteriormente
‘’centígrada’’) y la Fahrenheit.
Estas se encuentran definidas en términos de la escala Kelvin,
que es las escala
fundamental de temperatura en la
ciencia.

La escala Celsius de
temperatura usa la unidad ‘’grado
Celsius’’ (símbolo 0C), igual a la
unidad ‘’Kelvin’’. Por esto, los
intervalos de temperatura tienen el mismo valor numérico
en las escalas Celsius y Kelvin. La definición original de
la escala Celsius se
ha sustituido por otra que es más conveniente. Sí
hacemos que Tc represente la escala de
temperatura, entonces:

Tc = T –
273.150

relaciona la temperatura Celsius Tc
(0C) y la temperatura Kelvin T(K). Vemos que el
punto triple del agua
(=273.16K por definición), corresponde a
0.010C. La escala Celsius se definió de tal
manera que la temperatura a la que el hielo y el aire saturado con
agua se
encuentran en equilibrio a la presión atmosférica –
el llamado punto de hielo – es 0.00 0C y la
temperatura a la que el vapor y el agua
liquida, están en equilibrio a 1 atm de presión -el
llamado punto del vapor- es de 100.00 0C.

La escala Fahrenheit, todavía se usa en algunos
países que emplean el idioma ingles aunque usualmente no
se usa en el trabajo
científico. Se define que la relación entre las
escalas Fahrenheit y Celsius es:

.

De esta relación podemos concluir que el punto
del hielo (0.000C) es igual a 32.0 0F, y
que el punto del vapor (100.00C) es igual a 212.0
0F, y que un grado Fahrenheit es exactamente igual
del tamaño
de un grado celcius.

Teoría cinética de
los gases.

La termodinámica se ocupa solo de variables
microscópicas, como la presión, la temperatura y el
volumen. Sus leyes
básicas, expresadas en términos de dichas
cantidades, no se ocupan para nada de que la materia esta
formada por átomos. Sin embargo, la mecánica
estadística, que estudia las mismas áreas de
la ciencia que
la termodinámica, presupone la existencia de los
átomos. Sus leyes
básicas son las leyes de la
mecánica, las que se aplican en los átomos que
forman el sistema.

No existe una computadora
electrónica que pueda resolver el problema
de aplicar las leyes de la
mecánica individualmente a todos los átomos que se
encuentran en una botella de oxigeno, por
ejemplo. Aun si el problema pudiera resolverse, los resultados de
estos cálculos serian demasiados voluminosos para ser
útiles.

Afortunadamente, no son importantes las historias
individuales detalladas de los átomos que hay en un gas,
si sólo se trata de determinar el comportamiento
microscópico del gas. Así, aplicamos las leyes de la
mecánica estadísticamente con lo que nos damos
cuenta de que podemos expresar todas las variables
termodinámica como promedios adecuados de las propiedades
atómicas. Por ejemplo, la presión ejercida por un
gas sobre las paredes de un recipiente es la rapidez media, por
unidad de área, a la que los átomos de gas
transmiten ímpetu a la pared, mientras chocan con ella. En
realidad el numero de átomos en un sistema
microscópico, casi siempre es tan grande, que estos
promedios definen perfectamente las cantidades.

Podemos aplicar las leyes de la mecánica
estadísticamente a grupos de
átomos en dos niveles diferentes. Al nivel llamado
teoría
cinética, en el que procederemos en una forma
más física, usando para
promediar técnicas matemáticas bastantes simples.

En otro nivel, podemos aplicar las leyes de la
mecánica usando técnicas que son más
formales y abstractas que las de la teoría
cinética. Este enfoque desarrollado por J. Willard Gibbs
(1839-1903) y por Ludwig Boltzmann (1844-1906)entre otros, se
llama mecánica estadística, un termino que incluye a la
teoría
cinética como una de sus ramas. Usando estos métodos
podemos derivar las leyes de la termodinámica,
estableciendo a esta ciencia como
una rama de la mecánica. El florecimiento pleno de la
mecánica estadística (estadística cuántica), que comprende
la aplicación estadística de las leyes de la
mecánica cuántica, más que las de la
mecánica clásica para sistemas de
muchos átomos.

Gas ideal : Una descripción
macroscópica.

Hagamos que cierta cantidad de gas esté confinada
en un recipiente del volumen V. Es claro que podemos
reducir su dencidad, retirando algo de gas en el recipiente, o
colocando el gas en un recipiente más grande. Encontramos
experimentalmente que a densidades lo bastante pequeñas,
todos los gases tienden
a mostrar ciertas relaciones simples entre las variables
termodinámicas p,V y T. Esto sugiere
el concepto de un
gas ideal, uno que tendra el mismo comportamiento
simple, bajo todas las condiciones de temperatura y
presión.

Dado cualquier gas en un estado de equilibrio
térmico, podemos medir su presión p, su
temperatura T y su volumen V. Para valores
suficientes pequeños la densidad, los
experimentos
demuestran que (1) para una masa dada de gas que se mantiene a
temperatura constante, la presión es inversamente
proporcional al volumen (ley de Boyle), y (2) para una masa dada
de gas que se mantiene a presión constante, el volumen es
directamente proporcional a la temperatura (ley de Charles y Gay
Lussac). Podemos resumir estos resultados experimentales por
medio de la relación:

una
constante (para una masa fija de gas).

El volumen ocupado por un gas a una presión y
temperaturas dadas, es proporcional a la masa del gas.
Así, la constante de la ecuación una constante,
también debe ser proporcional a la masa del gas, por ello
escribimos la constante de la ecuación una constante; como
nR, donde n es el numero de moles de gas en la
muestra y
R es una constante que debe determinarse en forma
experimental para cada gas. Los experimentos
demuestran que, a dencidades suficientes pequeñas,
R tiene el mismo valor para todos los gases, a
saber,

R=8.314 J/mol K = 1.986 cal/mol
K

R se llama la constante universal de los
gases. Con esto escribimos la ecuación una constante, en la
forma:

pV=nRT,

y definimos a un gas ideal, como aquel que obedece esta
relación bajo todas las condiciones. No existe algo que
seaen verdad un gas ideal, pero sigue siendo concepto muy util
y sencillo, relacionado realmente, con el hecho que todos los
gases reales
se aproximan a la abtracción de los gases ideales
en su comportamiento, siempre que la densidad sea
suficientemente pequeña. pV=nRT se llama
ecuación de estado de un gas ideal.

Si pudieramos llenar al bulbo de un termonetro de gas
(ideal) a volumen constante, un gas ideal, de veriamos, deacuerdo
con la ecuación pV=nRT, que podemos definir la
temperatura en terminos de sus lecturas de presión; esto
es: (gas
ideal).

Aquí es la presión del gas en el punto triple del agua, en el
que la temperatura es por definición 273.16 K. En la practica, debemos
llenar nuestro termometro con
un gas real y medir la temperatura extrapolando a la densidad cero,
usando la ecuación:

(gas
real).

Gas ideal: una descripción
microscópica.

Desde el punto de vista microscópico, definimos a
un gas ideal haciendo las siguientes suposiciones, con lo que
nuestra tarea sera la de aplicar las leyes de la mecánica
clásica, estadisticamente, a los atomos del gas y
demostrar que nuestra definición microscópica es
consecuente co la definición macroscópica de la
sección procedente:

1.- Un gas esta formado por particulas
llamadas moleculas. Dependiendo del gas, cada molecula esta
formada por un atomo o un grupo de
atomos. Si el gas es un elemento o un compuesto en su estado
estable, consideramos que todas sus moleculas son
identicas.

2.- Las moleculas se encuentran animadas de
movimiento
aleatorio y oobedecen las leyes de
Newton del movimiento. Las moleculas se mueven en todas
direcciones y a velocidades diferentes. Al calcular las
propiedades del movimiento
suponemos que la mecánica newtoniana se puede aplicar en
el nivel microscopico. Como para todas nuestras suposisiones,
esta mantendra o desechara, dependiendo de si los hechos
experimentales indican o no que nuestras predicciones son
corectas.

3.- El numero total de moleculas es
grande. La dirección y la repidez del movimiento de
cualquiera de las moleculas puede cambiar bruscamente en los
choques con las paredes o con otras moleculas. Cualquiera de las
moleculas en particular, seguira una trayectoria de zigzag,
debido a dichos choques. Sin embargo, como hay muchas moleculas,
suponemos que el gran numero de choques resultante mantiene una
distribución total de las velocidades
moleculares con un movimiento
promedio aeleatorio,

4.- El volumen de las moleculas es una
fracción despresiablemente pequeña del volumen
ocupado por el gas. Aunque hay muchas moleculas, son
extremadamente pequeñas. Sabemos que el volumen ocupado
por una gas se puede cambiar en un margen muy amplio, con poca
dificultad y que, cuando un gas se condensa, el volumen ocupado
por el liquido puede ser miles de veces menor que la del gas se
condensa, el volumen ocupado por el liquido puede ser miles de
veces menor que el del gas. De aqui que nuestra suposición
es posible.

5.- No actuan fuerzas apresiables sobre las
moleculas, excepto durante los choques. En el grado de que
esto sea cierto, una molecula se movera con velocidad
uniformeentre los choques. Como hemos supuesto que las
moléculas son tan pequeñas, la distancia media
entre ellas es grande en comparación con el tamaño
de una de las moléculas. De aquique suponemos que el
alcance de las fuerzas moleculares es comparable al tamaño
molecular.

6.- Los choques son elasticos y de
duración despresiable. En las choques entre las
moleculas con las paredes del recipiente se conserva el impetu y
(suponemos)la energia
cenetica. Devido a que el tiempo de choque
es despresiable comparado con el tiempo que
transcurreentre los choque de moleculas, la energia
cinetica que se convierte en nergia potencial durante el choque,
queda disponible denuevo como energia
cinetica, despues de un tiempo tan corto,
que podemos ignorar este cambio por completo.

Leyes de los gases:

Toda las masas gaseosas experimentan
variaciones de presión, volumen y temperatura que se rigen
por las siguientes leyes:

primera ley (Boyle-Mariotte)

Los volumenes ocupados por una misma masa gaseosa
conservandose su temperatura constante, son inversamente
proporcionales a la presión que soporta.

Segunda ley (Gay-Lussac).

Cuando se calienta un gas, el volumen aumenta 1/273
parte de su valor primitivo, siempre que la presión no
varie. Temperatura y volumen son directamente
proporcioneles.

Tercera ley (Charles)

La presión ejercida por una masa gaseosa es
directamente proporcional a su temperatura absoluta, siempre que
el volumen sea constante.

Ecuación general del estado
gaseoso.

En una masa gaseosa los volumenes y las presiones son
directamente proporcioneles a sus temperaturas absolutas e
inversamente proporcionales entre sí.

" EL MISTERIO DE El NIÑO
CAMBIA AL MUNDO "

SUS EFECTOS, PREVISIBLES HASTA
1988.

Pescadores peruanos y ecuatorianos fueron los
primeros en percatarse de un fenómeno climático que
ocurría con alguna regularidad, lo llamaron El
niño pues se presentaba en vísperas de Navidad y lo
asociaban con la llegada del niño Jesús.
Posteriormente llamó la atención de los
científicos, quienes comenzaron a estudiarlo.

Durante 1997 el fenómeno ha causado severos
cambios en el clima de todo el
mundo. Según la Administración Nacional
Oceanográfica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas
en ingles) en el continente americano provocara "inusuales
alteraciones del clima", que se
presentaran de noviembre de 1997 a marzo de 1998; las
observaciones satelitales el aumento de la temperatura del
Pacifico ecuatorial.

Ants Leetmaa, director del Centro de Predicciones
Climáticas de la NOAA, menciono algunas de estas inusuales
modificaciones: monzones en el sudeste de Asia e India;
sequías en Estados Unidos,
sudeste de África, Australia y el noreste de Brasil; fuertes
tormentas en el Océano Pacifico e inundaciones en
Perú, Ecuador,
Centroamericana y el sur de Estados Unidos.
Por su parte, investigadores del Centro de Predicción
Ambiental Marítima de China
informaron que el fenómeno meteorológico
será el mas fuerte de este siglo y sus efectos se
agudizaran a finales del año. Son Xuejia, director del
centro, advirtió: "En estos momentos la fuerza de esta
alteración natural es igual a la de 1982, pero se espera
que se fortalezca aun mas a finales de 1997".

Dice que el mar ha registrado movimientos violentos y la
alteración de las temperaturas atmosféricas indica
que durante este año El niño se presentara
con tal fuera que probablemente será catalogado como el
peor del siglo.

EL NIÑO DEL SIGLO.

Desde que se estudia, uno de los peores fenómenos
que se ha presentado es el de 1982-1983, cuando provoco
inundaciones en Perú, lluvias torrenciales en el sur de
California y benefició con un invierno anormal a una parte
de Estados
Unidos. En lo que fue su ultimo gran golpe, el meteoro causo
graves sequías en Indonesia, África y Australia;
persistentes lluvias en América, además de severas
inundaciones y deslizamientos.

En este periodo, ocasiono mas de 2 mil muertes en el
mundo y dalos materiales por
13 mil millones de dólares. Por ahora, los
pronósticos señalan que el fenómeno
seguirá fortaleciéndose, pasara por su
máxima intensidad hacia finales de este año y se
prolongara en su fase de debilitamiento en los primeros meses del
año.

¿ QUÉ ES EL NIÑO
?

Es una masa de agua con una
temperatura por arriba de lo normal y se asocia con los tifones,
inundaciones, sequías terrestres y toda clase de cambios
climáticos. Se desplaza desde las costas de Indonesia por
la línea ecuatorial, hasta las costas del pacifico
sudamericano en el verano del Hemisferio Sur; al suceder esto,
las aguas costeras de Perú, Ecuador y del
norte de Chile se
elevan algunos grados por encima del promedio.

Este fenómeno que se genera con intervalos de dos
a siete años se caracteriza porque la superficie del mar y
la atmósfera sobre él presentan una
condición anormal durante un periodo de 12 a 18 meses, que
decae cuando no hay suficiente agua
cálida para sostener el ciclo.

El Ingeniero Carlos Espinosa González, gerente del
Sistema Meteorológico Nacional (SMN), explico que el
meteoro se inicia durante el verano, se propaga hacia el este y
alcanza su etapa de madurez en el invierno del Hemisferio Norte.
El niño se origina en el Océano Pacifico
tropical, cerca de Australia e Indonesia, donde aumenta la
temperatura de las aguas superficiales. Este máximo de
temperatura se desplaza gradualmente hacia el este y alrededor de
seis meses después, alcanza la costa de América
del Sur, en el extremo este del Pacifico.

El desplazamiento del máximo de temperatura va
acompañado de un enfriamiento relativo en el Océano
Pacifico Occidental, cerca de Asia. Mientras
esto sucede en el océano, en la atmósfera, se altera
el patrón de la presión atmosférica, la cual
baja en el este del Pacifico y sube en el oeste. A la
aparición y desplazamiento del máximo de
temperatura se le ha nombrado "episodio cálido" y al sube
y baja de la presión, oscilación del
sur.

En tanto, los científicos lo llamaron ENOS (El
niño, Oscilación del Sur) y lo definen como
alteraciones de los patrones de circulación del
océano y la atmósfera. Durante
ENOS se altera la presión atmosférica en
zonas distintas entre sí, cambia la dirección y
velocidad del
viento y se desplazan las zonas de lluvia de la región
tropical. En el océano, la contracorriente ecuatorial, que
dirige las aguas frías de la corriente del Perú
hacia el oeste, se debilita, favoreciendo el transporte de
aguas cálidas hacia la costa de América
del Sur.

Los cambios climáticos que acompañan a
El niño son:

• Sube la presión atmosférica en el
  Pacifico, a la altura del Ecuador
  sobre el oeste.
• Los vientos predominantes se debilitan y revierten su
  dirección normal.
• El agua oceánica fluye a mayor temperatura
  hacia el Ecuador.

Se producen fuertes lluvias en el Pacifico Central y
este, a la altura del Ecuador.

Lo contrario a este fenómeno es La
niña o fase fría de ENOS. En este caso
las aguas son más frías de lo normal en el Pacifico
tropical del este, a la altura de las costas de
Sudamérica.

Cuando se presenta en territorio nacional, los veranos
son lluviosos, el invierno es tibio y la actividad de huracanes
aumenta principalmente en el Golfo de México y
en el Océano Atlántico.

No se sabe cuando será el año de La
niña; por lo pronto, hasta los primeros meses de 1998,
El niño seguirá modificando los patrones del
clima del
mundo. Estos fenómenos no se pueden presentar al mismo
tiempo y tampoco es factible predecir cuando volverá a
darse cualquiera de los dos.

LA LLEGADA DE EL
NIÑO.

Se ha presentado 17 veces desde 1925. Entre lo mas
recordados esta el de 1953, pero al de este año es al que
se ha considera como el más intenso. Los
científicos atribuyen a varias causas naturales su
aparición. Daniel Walter, investigador de la Universidad de
Hawai, asocia el fenómeno con la actividad que ocurre con
el lecho del océano, dice que hay una conexión
entre los terremotos
bajo el mar y la incidencia de El niño.

En su opinión, la aparición del
fenómeno coincidió con sismos en el East
Pacific Rise, una cadena montañosa ubicada en el
océano. La temperatura volcánica llegaba a la
superficie del este y calentaba el agua y el
aire de la zona,
desencadenando las anormalidades que lo caracterizan.

Por su parte, John Toole, oceanografo de Massachusetts,
explica que el problema lo provocan el océano y la
atmósfera.
"La principal causa esta en el primero, que es muy ancho para dar
una respuesta uniforme a la acción de la radiación
solar".

En la actualidad los investigadores vinculan más
estrechamente la ocurrencia de El niño con cambios
en la presión atmosférica y en la dirección
de los vientos en la zona ecuatorial. Carlos Espinosa lo define
como una combinación de interacciones entre el
océano y la atmósfera, pero advierte que "no se
conocen las causas que originan el desarrollo del
fenómeno y no se puede pronosticar. Se sabe que
apareció cuando el agua del
océano se calentó más de lo normal y
predominaron los vientos de oeste a este.

¿Que es un
coloide?

Es un sisteme en el cual las particulas
de una sustancia pueden hallarse en suspención en un
liquido -sin tender a acumularse en la superficie ni en el fondo
– merced a un equilibrio llamado estado coloidal (sustancia cuyas
particulas tienen propiedades coloidales).

Las particalas de todas las substancias coloidales se
hayan cargadas electricamente y no pueden atravesar dichas
membranas.

Las particulas coloidales (micelas) se emulcionan en el
seno del líquido y dan una seudosolución (sol) cuya
estabilidad depende de la viscosidad y
tensión superficial del solvente y de la carga electrica
de las micelas. Esta carga puede ser negativa o positiva – segun
la sustancia de que se trate – paro siempre del mismo signo para
todas las micelas. Por consiguiente, estas se repelen y no pueden
aglomerarse.

Una parte de los tejidos vegetales
y animales son
de naturaleza coloidal. Además, los coloides constituyen
el punto de partida deimportantes procesos industriales, cuales
son la fabricación del caucho, de la seda artificial, del
celuloide y otras materias.

La suspención de particulas liquidas en un medio
gaseoso es aerosol.

¿Que es el
ozono?

El ozono esta formado por los efluvios
eléctricos, se encuentra en pequeñas cantidades en
la baja atmosfera, pero
existe tambuién en las capas más elevadas donde es
engendrado por las radiaciones solares ultravioleta.

Gas de la formula O3 que no es sino una
variedad de oxigeno cuyas
moleculas constan de tres atomos en vez de los que tiene la
molecula de oxigeno
ordinario.

Si el ozono cotenido en la atmosfera se
hallara en el suelo, a la
temperatura y presión normales, formaria una capa del
orden de 2, 5 mm de espesor. En realidad, casi todo este
ozono esta consentrado en la ozonosfera, parte de laestratosfera
siuada entre 15 y 40 km. Allí se produce, al ser
disociadas las moléculas de oxigeno del
aire por los
rayos ultraviolados de origen solar y también por los
electrones libres y las radiaciones libres y las radiaciones
cosmicas. El ozono detiene asi a todos los rayos ultraviolados
solares de la longitud de onda inferior a 2900 angströms,
cuya circunstancia se debe – dado las referidas radiacines son
mortales, tanto para los animales como
para las plantas – La
existencia de vida en nuestro planeta.

Presión atmosfericaen
relación al medio
ambiente.

El aire atmosferico
ejerce sobre toda pared solida en la que se encuentra sumergido
una presión perpendicular, que se denomina
presión atmosferica, cuyo valor es aproximadamente
de un kilogramo por centimetro cuadrado.

La presión atmosferica es la que ejerce la
atmosfera sobre
todos los objetos que se hallan en contacto con ella y que no es
sino la manifestación del peso del aire.

Una columna de aire cuya base mida 1
cm2 y cuya altura sea la de la atmosfera, pesa
1003g y equilibra el peso de la columna de mercurio de
igual diametro y de 76 cm de altura o una de agua de 10,33
m, equivalentes a 1013 milibares. Dichos valores se
refieren a la presión a nivel del mar, ya que, como la
densidad del
aire disminuye rapidamente con la altura, también
experimenta un rapido descenso la presión, pues más
de la mitad de todo el aire atmosfericose halla consentrado en
los 5,000 primeros metros y 96% del mismo en los primeros 20,000
m. De ahí la necesidad de comprimir el aire en las
cabinas de los aviones y la imposibilidad para los mismos de
sustentarse y de hallar en la alta atmosfera el
oxígeno necesario para el funcionamiento de los motores de
combustión aerobia. Pero los cohetes, que
no se apoyan con los planos sustentasores y que llevan su propia
reserva de comburente, se mueven y funcionan en las atmosferas
más enraresidas e incluso en el vacío.

La presión atmosferica al nivel del mar se halla
sujeta a variaciones provocadas por os movimientos de las masas
de aire, dado que un aire frío es más denso que un
aire caliente. Estos cambios provocan perturbaciones del
tiempo.

Dicese que la atmosfera material rodea a las personas y
a las cosas. Y por ext., la atmosfera moral y el
conjunto de factores que contribuyen a crear una situación
o estado particular alredor de una persona.

¿ PORQUÉ EL
CIELO ES AZUL ?

El azul del cielo y el rojo de la puesta del sol, se
deben a un fenómeno llamado
<<difusión>>. Cuando la luz del sol pasa por
la atmósfera de la Tierra,
mucha de la luz es recogida por las moléculas del aire y
cedida otra vez en alguna otra dirección. El
fenómeno es muy similar a la acción de las ondas del agua
sobre los objetos flotantes. Si, por ejemplo, las ondulaciones
procedentes de una piedra arrojada a un estanque de agua
inmóvil encuentran algún corcho pequeño
flotando en su superficie, el corcho cabecea subiendo y bajando
con la frecuencia de las ondas que
pasan.

La luz se describe como actuando del mismo modo sobre
moléculas del aire y finas partículas de polvo. Una
vez puestas en vibración por una onda luminosa, una
molécula o una partícula pueden emitir de nuevo luz
absorbida, algunas veces en la misma dirección, pero
generalmente en cualquier otra.

Los experimentos
demuestran, de acuerdo con la teoría
de la difusión, que las ondas más
cortas se difunden más fácilmente que las
más largas. Para ser más específicos, la
difusión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la
longitud de onda.

Difusión µ 1/l
4

De acuerdo con esta ley las ondas cortas de
la luz violeta se difunden diez veces más
fácilmente que las ondas largas de
la luz roja. Los otros colores se
difunden en proporciones intermedias. Así cuando la luz
solar entra en la atmósfera de la Tierra, la
luz violeta y la azul, se difunden más, seguidas del
verde, amarilla, anaranjada y roja, en el orden
indicado.

Para cada diez ondas violetas ( l = 0,00004 cm )
difundidas en un haz, hay sólo una onda roja ( l = 0,00007
cm ).

Violeta azul verde amarilla anaranjada roja

10 7 5 3 2 1

A mediodía, en un día claro cuando
el Sol
está directamente en el cenit, el cielo entero aparece
como azul claro. Este es el color compuesto
de la mezcla de colores
difundidos más efectivamente por las moléculas del
aire. Puesto que el azul claro del triángulo de los
colores se
obtiene de la mezcla aditiva de violeta, azul, verde y
amarillo.

Las puestas de sol son rojas, la luz del cielo esta
polarizada linealmente en bastante grado, como puede comprobarse
sin dificultad mirando al cielo directamente hacia arriba, a
través de una lamina polarizante, puesto que la luz difusa
es sustraída del haz original, que resulta debilitado
durante este proceso.