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UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULDAD DE INGENIERIA LEY DE BOYLE Alejandro Fuentes 1, Erika Zambrano 1 1 Ingenieria Ambiental y Sanitaria, Ingenieria de Alimentos Universidad De La Salle.

RESUMEN

La práctica de laboratorio consistió básicamente en comprobar la ley de boyle, en la cual, por medio de un sencillo experimento se determinó el cambio de volumen en función del cambio de presión, a una temperatura constante, en una columna de aire. Y así comprobamos las diferentes propiedades que tienen los gases y determinamos las variables con las que estas se relacionan, esto se determino por medio de un manómetro, que tenia un tubo capilar el cual contenía Mercurio (Hg) en su interior, en donde se le hacia presión por medio del manómetro y con estos elementos acudir ala ecuación PV=K y de esta manera así hallar algunos datos para luego graficar y saber si la grafica determinada era la misma de las Líneas Isotermas para un gas ideal. Palabras claves: Ley de Boyle, presión, volumen, gases, aire. Abstract He lab test consisted on Boyle's law, in which, by means of a simple experiment the volume change was determined based on change of pressure at a constant temperature, in a column of air. And we check the different properties that have gas and determine the variables with which they relate. This was determined by a manometer , which had a capillary tube which contained Mercury (Hg) within it , where it is to pressure by the pressure gauge and with these elements come wing PV = K and thus well find some data and then plot the graph determined whether it was of the isothermal lines for an ideal gas. Keywords: Boyle's Law, pressure, volume, gases, air. 1. Introduccion:

En esta practica estudiamos la ecuacion de estado de una cantidad de 1

aire encerrada en un recipiente de forma que podemos variar (y medir) simultaneamente su volumen, su presion y su temperatura. Ello nos permite comprobar si seComporta como un gas ideal en las condiciones del experimento. En particular, comprobamos si se cumplen las leyes de Boyle.

Para dos estados diferentes 1 y 2, la ley implica: P1V1 = P2 V2 Es decir, si se explora el comportamiento físico de un gas de acuerdo con la ley de Boyle y asumiendo comportamiento ideal, se puede concluír que, a temperatura constante:

2. Marco teorico Los átomos y moléculas, en el estado gaseoso, se comportan como centros puntuales de masa que sólo en el rango de las altas presiones y bajas temperaturas son afectadas por las fuerzas atractivas. Fuera de estos límites, las propiedades físicas de un gas deben principalmente al movimiento independiente de sus moléculas.

Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se reduce a la mitad. Si el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce en un tercio. Es usual en los experimentos sobre la ley de Boyle obtener un conjunto de datos de presión y volumen, los cuales se pueden representar gráficamente para obtener el valor de k. Un gráfico de P versus V (figura 13.1) da como resultado la hipérbola característica que corresponde a la ecuación 13.1. Si se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada línea, éstas curvas se denominan isotermas.

Si se considera a un gas contenido en un recipiente, la presión que éste ejerce es la fuerza por unidad de área sobre las paredes debida a los impatos elásticos de las moléculas. Robert Boyle descubrió en 1662 la relación matemática entre la presión y el volumen de una cantidad fija de gas a temperatura constante. Según la ley de Boyle, el volumen de una masa dada de gas varía en forma inversamente proporcional a la presión cuando la temperatura se mantiene en un valor fijo. La expresión matemática de la ley se escribe: P x V = k isotérmico)

(proceso

La magnitud de la constante k es función de la cantidad química de gas y de la temperatura. 2

Figura 13.1 Representación gráfico de la ley de Boyle

2 Posteriormente se pesa el calorímetro solo. 3 Se conecta el circuito que permite medir voltaje y corriente, 4 Se toman los datos de corriente y voltaje cada dos minutos durante veinte minutos. 5 Al finalizar, se desconceta el circuito e inmediatamente se midio la teperatura.

Para encontrar el valor de k, se representa la presión como una función del inverso del volumen con el fin de obtener una línea recta (figura 13.2). Aplicando el método de los mínimos cuadrados se puede tener el mejor estimativo de k.

4. Resultados: 3. Montaje y procedimiento

565 mlHg 56,5 cmHg 1pa= 750 x 10−4 cm de Hg 1atm=1,013 x 105 pa 760 mm de Hg= 1,013x 105 pa Pa= Patm+ PHg PHg= PHg gh Pf=30 Kpa To= 20 ªC 1,013 x 105 Pa ) 760 mmHg Patm=565 mmHg¿ = 753308,56 Pa

Materiales:  Agua  voltímetro  Amperímetro  Calorímetro  Termómetro  Fuente  Cables  Resistencia

Po= Patm+ PHg Po= 75308,56 Pa + 1200,75 Pa Po= 76509,31 Pa Pfo= 1000 Pa 2 Vfr=π ( 0.071 ) ( 1.35∗10−3 ) =4.06∗10−7 PoVo=PfVf ( 76509.31 ) ( 3.95∗10−5 )= ( 65509.31 ) ( 4.06 10−7 ) 0.30=0.27

Procedimiento: 1

Se toman 200 g de agua en el calorímetro y se midio la temperatura inicial de este.

∆P 10 kpa 20 kpa 3

haire 7,1 7,5

30 kpa 40 kpa 50 kpa 60 kpa

6. Conclusiones

9,2 12,4 17,7 25,9



Se concluye mediante el análisis de resultados que el volumen aumenta cuando la presión disminuye, y que cuando la presión aumenta el volumen disminuye, es decir se presenta una relación inversamente proporcional.



Se establece el cambio de volumen de una columna de aire en función del cambio de presión a temperatura constante tomando en cuenta factores externos como la presión atmosférica y la presión que ejerce el mercurio.



También puede comprender mejor el concepto de presión ya que para obtener la ley de Boyle tiene que calcular la presión a la que se encuentra sometido el aire contenido en la columna utilizada en el laboratorio.

Chart Title 30 25.9

25 20

17.7

15 10 7.1 5

7.5

9.2

12.4

0 10 kpa 20 kpa 30 kpa 40 kpa 50 kpa 60 kpa

Grafica 1. Presión vs Volumen 5. Analisis de resultados: Se comprueba la ley de Boyle ya que al realizar los respectivos cálculos se hace notorio que ocurrio un cambio del volumen cuando la presión del gas aumento por medio del manómetro, permitiendo así la comprobación de esta ley y la importancia que esta tiene para el estudio de los gases.

7. Bibliografia  http://www.educaplus.org/gases/l ey_boyle.html

El volumen es inversamente proporcional a la presión ya que a medida que se aumenta la presión el volumen disminuye.La gran ventaja de los gases con respecto a los sólidos y los líquidos es que tienen un comportamiento semejante frente a las variaciones de presión y temperatura.

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

http://fis.cie.uma.es/~rafaroa/labfi sca/fis5_files/FIS5a_guide.pdf



PHYSICS FOR SCIENTISTS & ENGINEERS WITH MODERN PHYSICS COPYRIGHT 1996, 1990, 1986,

1982, By Raymond A. Serway, By Saunders College 

Física, Tomo I, Cuarta Edición, Raymond A. Serway Editorial. McGraw-Hill

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