Fundamentos de espectroscop´ıa: Ondas de presión en un

Fundamentos de espectroscopı́a: Ondas de presión en un gas
Prof. Jesús Hernández Trujillo
Facultad de Quı́mica, UNAM
Las variaciones de presión en un gas producen ondas elásticas que consisten en
compresiones y expansiones que se propagan a lo largo del gas (sonido).
A diferencia de las ondas longitudinales en una varilla, cuando se producen fluctuaciones en la presión p del gas, la densidad también fluctúa de manera significativa.
Esto se debe a que los gases son muy compresibles.
Para una onda de presión armónica:
vs
↑
baja
densidad
(rarefacción)
∆p = p0 sen k(x − vs t)
↑
alta
densidad
(condensación)
donde p0 es la amplitud de presión (presión
promedio), ∆p = p−p0 y vs es la velocidad
del sonido.
La velocidad del sonido es una propiedad que puede ser determinada con precisión en amplios intervalos de presión y temperatura y que puede ser relacionada
con propiedades termodinámicas de los fluidos tales como la densidad, la capacidad
calorı́fica y las compresibilidades isotérmica e isoentrópica.
El movimiento ondulatorio en los fluidos normalmente es un proceso adiabático.
Esto se debe a que las variaciones de presión son tan rápidas que no hay tiempo para
que ocurra transferencia de calor. La velocidad del sonido está dada por
vs2 =
V̄
.
MκS
En esta expresión, V̄ y M son el volumen y la masa molar, respectivamente, y κS
es el coeficiente de compresibilidad adiabática, dado por
1
κS = −
V̄
∂ V̄
∂p
!
.
S