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Laboratorio Termo Básica, apoyo
Tipo: Apuntes
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EQUIPO 6
1O de Noviembre 2020
OBJETIVOS: A partir de datos experimentales de presión y volumen obtenidos por el estudiante en el laboratorio, demostrar numérica y gráficamente la veracidad de la ley de Boyle. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. Lo cual significa que: El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica: En otras palabras: Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
3.- Calcula los valores del volumen de aire (Vaire) en cm^3 y transforma los resultados a m^3 Vaire= π Ri² haire Vaire= π (0.4575cm)² (26.2cm) =17.2279𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (24cm) =15.7813𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (22cm) =14.46 62 𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (20.2cm) =13.2826𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (18.6cm) =12.2305𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (17.2cm) =11.3099𝑐𝑚^3 Vaire= π (0.4575cm)² (15.5cm) =10.1921𝑐𝑚^3 17.2279𝑐𝑚^3 ( 1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
1 𝑚^3 1000000 𝑐𝑚^3
4.- Calcula la densidad del mercurio (𝜌 𝐻𝑔) en kg/m^3 , con la siguiente expresión:
𝑘𝑔 𝑚^3 5.- Calcula la presión atmosférica (Patm) pascales, con la altura barométrica (hbarom) en metros.
Patm = 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.585m) Patm = 77394.83929Pa
6.- Transforma los valores de ha y hc a metros. ha ha en metros 25.6cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.256m 27.2cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.271m 31.4cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.314m 36.6cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.366m 42.7cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.427m 48.9cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.489m 55.7cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.557m 7.- Calcula los valores de la altura neta de mercurio (hHg) en metros. hHg= ha- hc hHg= 0.256m-0.230m=0.026m hHg=0.271m-0.222m=0.049m hHg=0.314m-0.212m=0.102m hHg=0.366m-0.200m=0.166m hHg=0.427m-0.186m=0.241m hHg=0.489m-0.170m=0.319m hHg=0.557m-0.157m=0.400m 8.- Calcula los valores de la presión hidrostática de mercurio (Ph) en pascales. Ph= ρ g hHg Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.026m) = 3439.770635Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.049m) = 6482.644659Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.102m) = 13494.4848Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.166m) = 21961.61252Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.241m) = 31884.02781Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.319m) = 42203.33972Pa Ph= 13527. 𝑘𝑔 𝑚^3
𝑚 𝑠^2 ) (0.400m) = 52919.54824Pa hc hc en metros 23.0cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.230m 22.2cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.222m 21.2cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.212m 20.0cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.200m 18.6cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.186m 17.0cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.170m 15.7cm ( 1 𝑚 100 𝑐𝑚 ) 0.157m
5- EQUIPO 6 12.- Calcula los valores del volumen ajustado del aire (Vajustado) en m^3 y Transfórmalos a cm^3. Vajustado= 𝐾 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑃𝑎𝑏𝑠 Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 80834.60993Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 83877.48395Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 90889.32409Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 99056.45181Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 109278.8671Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 119598.179Pa
Vajustado= 1.337783225𝑃𝑎𝑚^3 130314.3875Pa
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
1000000𝑐𝑚^3 1𝑚^3
6
5- EQUIPO 6 13.- Traza una gráfica de Pabs (en el eje “y”) contra Vajustado (en eje “x” y en cm^3 ) 79000 89000 99000 109000 119000 129000 10 11 12 13 14 15 16 17 Diagrama Pabs contra Vajustado Presió n en Volu men en cm³ GRÁFICA 1.- DIAGRMAMA Presión absoluta contra volumen ajustado 7
CUESTIONARIO 1.- En esta práctica ¿Qué sustancia representa al sistema termodinámico? Mercurio 2.- ¿Por qué en el cálculo de las presiones hidrostáticas y atmosféricas, la densidad debe sustituirse en 𝑲𝒈/𝒎𝟑 , la aceleración debida a la gravedad en 𝒎/𝒔𝟐^ y la altura en metros? Por qué nosotros estamos midiendo una característica de la materia y expresa la cantidad de sustancia medida en una unidad de volumen, en caso de la gravedad este fluido tiene que recorrer una distancia en la cual se está manifestando una fuerza que atrae la sustancia contenida en el tubo y esa fuerza es la gravedad la cual se obtiene mediante la primera ley de la gravitación universal y por último la altura en metros pues no se pueden juntar kg con cm 3.- En el proceso ¿Se mantiene constante realmente la temperatura? Si ¿Por qué? No está interfiriendo un calor diferente en el sistema como se menciona al inicio de la práctica. 4.- Entonces ¿Por qué se considera en el proceso realizado a la temperatura como constante? La teoría de los gases dice que a presiones constantes el volumen disminuye y la temperatura aumenta, para fines más prácticos se consideró constante por que se elimina el calor generado durante el proceso de experimentación para que se mantuviera constante. 5.- ¿Los valores de la constante de la ley de Boyle se pueden considerar iguales? No ¿Por qué? Se tienen diferentes presiones y volúmenes ocupados por el aire ya que se tomaron a distintas alturas que iba tomando el mercurio. 6.- ¿Por qué se considera que los valores del volumen ajustado tienen menos error? Lo que se alcanza a percibir es que disminuyen sus valores de volumen por lo que se cumple la Ley de Boyle la cual dice, que al aumentar la presión el volumen del gas disminuía además que si se realizan los cálculos correctos estos deberían tener el mínimo error o casi nulo. 7.- Analiza la gráfica 𝑷𝒂𝒃𝒔 𝒗𝒔 𝑽𝒂𝒋𝒖𝒔𝒕𝒂𝒅𝒐 Tras analizar la gráfica se puede observar que a menores volúmenes se les ejerce mayor presión y si hay más volumen quiere decir que la presión es bajo, por lo que se representa una parábola que va hacia abajo, el pico más alto es a_129000____ y el más bajo es___79000____ 8.- ¿Se cumplió el objetivo de la práctica? Si se cumplió ¿Por qué? En esta práctica en la cual la profesora nos proporcionó los datos de las diferentes alturas se podía notar que los aquellos que tenía mayor altura representaban un volumen grande los cuales contaban con una menor presión que aquellos que tenía un volumen mínimo, así que si se logró comprobar esta teoría mediante los cálculos adecuados.
5- EQUIPO 6 CONCLUSIÓN La ley de Boyle establece que el volumen de una determinada cantidad de gas ideal, cuando la temperatura y cantidad de sustancia se mantiene constante, es inversamente proporcional a la presión que ejerce sobre el gas ya que está establece que las partículas de los gases ideales tienen cierta distribución a una temperatura x cuando está aumenta está distribución por causa de la energía proporcionada por medio del calor su distribución aumenta En esta práctica se pudo observar que la presión cambia en la misma proporción que lo hace la altura. En la vida diaria se visualiza tanto en los líquidos como en los gases que al haber un aumento de calor hay una mayor distribución, una mayor presión un ejemplo claro es cuando el agua la tenemos en estado gaseoso que su temperatura ha sobrepasado los 100 grados podemos ver vapor saturado y sobresaturado que su temperatura a ser mayor su cantidad de presión que es medida en kilo pascales podemos observar que su peso en partículas no cambia más si su distribución de volumen podemos observarlo en empresas destiladores que ocupan específicamente vapor saturado y sobresaturado a dónde se puede observar que en la primera su distribución de partículas es menor pero se alcanza a calentar los productos más rápido pero llegando a temperaturas menores a los 110 grados y el segundo sus partículas están más distribuidas y más saturadas pero con esta se calienta menos rápido pero se pueden alcanzar temperaturas mayores. Se llegó a alcanzar el objetivo principal que es la comprobación de la ley de Boyle gracias a los cálculos y a la gráfica que fue crucial para la realización y comprobación de la misma. 10
