ISOTERMA DE ADSORCIÓN DEDUCIDA DEL MODELO DEL BILLAR Y ECUACIÓN DE ESTADO APLICADA A LOS GASES REALES

• DOI: 10.37572/EdArt_2706261092

• Palavras-chave: Isoterma del billar, gas de esferas duras, potencial de Lennard-Jones, coeficientes del virial, gas de esferas blandas.

• Keywords: Isoterma del billar, gas de esferas duras, potencial de Lennard-Jones, coeficientes del virial, gas de esferas blandas.

• Abstract:

  El billar y sus bolas moviéndose libremente sobre una mesa se toman como modelo de la adsorción de moléculas esféricas sobre una superficie. La función de área libre (la proporción entre el área disponible para el centro de una molécula que se quiera añadir a la superficie y el área total) en función del recubrimiento se obtiene a partir de simulaciones. Mediante termodinámica estadística se deduce la isoterma de adsorción y la presión superficial a partir de la función de área libre. La isoterma de adsorción del billar difiere de la isoterma de Langmuir en que considera la entropía translacional en lugar de la entropía configuracional. Su generalización a tres dimensiones es el gas de esferas rígidas. La dependencia de la función de volumen libre con la densidad en un gas de esferas duras no es lineal, como supuso Van der Waals, sino que puede aproximarse por un polinomio de grado superior o por una ley potencial. Las moléculas de los gases reales solo se comportan como esferas duras a muy bajas temperaturas. A temperaturas más altas se comportan como esferas blandas, es decir, como bolas elásticas. El potencial de Lennard-Jones permite modelar las fuerzas de atracción, así como la disminución del radio de exclusión y el aumento del volumen libre con la temperatura. A partir de aquí, se obtiene una ecuación de estado reducida que es universal para todos los gases.