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• Maykoll Alberto Zenteno Claros

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UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA “SAN PABLO “

LEY DE BOYLE Y MARIOTE

DOCENTE: MILKA TORRICO ALUMNO: ZENTENO CLAROS MAYKOLL CARRERA: ING CIVIL FECHA:

10/11/12

I COCHABAMBA-BOLIVIA

LEY DE BOYLE Y MARIOTE 1) Resumen: Es un experimento de alguna manera sencillo e interactivo ya que se vio cuanta presión puede ejercer cada uno atraves las herramientas de laboratorio. También hay que resaltar que el uso de la calculadora y la falta de equipo actual dificultan de gran manera en el proceso del experimento.

2) Objetivos: 

Comprobar experimentalmente la ecuación fundamental de los gases en un proceso isotérmico.



Determinar el número de partículas del gas usado

3) Fundamento teórico:

¿Qué estudia la termodinámica? La termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la Termodinámica

Definición de temperatura: La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor. En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus

partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también). El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.

Escalas termodinámicas: Escala de Celsius: Esta escala fue creada por Anders Celsius en el año 1742, construyo un termómetro basándose en la propiedad de dilatación del mercurio con la temperatura y fijo como puntos extremos el 0 para la fusión del hielo y el 100 para la ebullición del agua a nivel del mar. La ecuación de esta en relación es: °F es°C=5/9(°F-32) Escala de Fahrenheit: Esta escala fue propuesta por Gabriel Daniel Gabriel Fahrenheit, en el año 1724 el encontró un estado térmico más frío que la solidificación del agua consistió en una mezcla de sal (cloruro de amonio) con agua y ese punto coloco el 0 (cero). Al hervir esta mezcla también alcanza un valor superior a los 100 ° C. Al establecer la correspondencia entre ambas escalas, se obtiene la ecuación siguiente:

°F= 9/5°C+32

Escala Kelvin: Lord Kelvin estudiando la relación entre volumen y temperatura para un gas cualquiera propone que el cero absoluto o sea el valor más bajo en °C que se lo podía lograr seria la “desaparición” de un gas al enfriarse, sabemos que esto no es posible; el menor volumen al que podía llegar un gas al enfriarse y sus moléculas se encuentran en estado de reposo. Tiene la siguiente ecuación: T °K= °C + 273

Gases ideales: Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. El concepto de gas ideal es útil porque el mismo se comporta según la ley de los gases ideales, una ecuación de estado simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística. En condiciones normales tales como condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de los gases reales se

comporta

en

forma

cualitativa

como

un

gas

ideal.

Muchos

gases

tales

como

el nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, gases nobles, y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable. 1Generalmente, el apartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a mayores temperaturas y a menor densidad (o sea a menor presión),1 ya que el trabajo realizado por las fuerzas intermoleculares es

menos importante comparado con energía cinética de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante comparado con el espacio vacío entre ellas. El modelo de gas ideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua o muchos fluidos refrigerantes.1 A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gases reales sufren una transición de fase, tales como a un líquido o a un sólido. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase. Estos fenómenos deben ser modelados por ecuaciones de estado más complejas.

Ecuación de estado: Las ecuaciones de estado son útiles para describir las propiedades de los fluidos, mezclas, sólidos o incluso del interior de las estrellas. Cada substancia o sistema hidrostático tiene una ecuación de estado característica dependiente de los niveles de energía moleculares y sus energías relativas, tal como se deduce de la mecánica estadística. Analizando el comportamiento de los gases que se puede observar en los diagramas PνT o Pν, se han propuesto muchos modelos matemáticos distintos que se aproximan a dicho comportamiento. Sin embargo, estos modelos no pueden predecir el comportamiento real de los gases para todo el amplio espectro de presiones y temperaturas, sino que sirven para distintos rangos y distintas sustancias. Es por eso que, según las condiciones con las cuales se esté trabajando, conviene usar uno u otro modelo matemático. En las siguientes ecuaciones las variables están definidas como aparece a continuación; se puede usar cualquier sistema de unidades aunque se prefieren las unidades del Sistema Internacional de Unidades: P = Presión (atmósferas) V = Volumen n = Número de moles ν = V/n = Volumen molar, el volumen de un mol de gas T = Temperatura (K) R = constante de los gases (8,314472 J/mol·K) o (0,0821 atm·L/gmol·K) V es el volumen específico, que se define como el volumen total sobre la masa (con unidades en gramos, kilogramos, libras, etc.) o como el volumen total sobre la cantidad de materia (medida en gramos moles, libras moles, etc.). El primero se denomina volumen específico másico y el segundo volumen específico molar. Para la expresión anterior se utiliza el volumen específico molar. Si se quiere expresar en función del volumen total, se tiene lo siguiente:

4) Materiales: 

Calculadora



Sensor de presión



Interfaz



Jeringa



Termómetro

5) Procedimiento experimental: 

Conectar la calculadora al interfaz



.conectar el interfaz con el sensor de presión



Conectar el sensor de presión a la jeringa



Encender el interfaz y la calculadora



programar el software de la calculadora en modo sensor de presión, seleccione las unidades en Kpa



absorber 20cc de aire con la jeringa y cerrar su correspondiente llave de paso



registrar el dato de presión que se registra en la pantalla de la calculadora



disminuir el volumen del aire que se encuentra en la jeringa de 2 en 2 cc hasta los 10cc presionando el aire que se encuentra dentro de la jeringa



registrar el dato de la presión en cada caso



registrar los datos en un proceso de expansión



registrar la temperatura ambiente

6) Registro de información:

N 1 2 3 4 5 6

Calculado con promedio V(cc) P(Kpa) 20 72,195 18 77,505 16 84,810 14 92,620 12 103,195 10 117,410

T: 28° n: 0,00000722

N 1 2 3 4 5 6

Promedio V(m3)=X° 0,000020 0,000018 0,000016 0,000014 0,000012 0,000010

A B a b n

P(Kpa)=Y° 72,195 77,505 84,810 92,620 103,195 117,410

(-3,37±0.03) (-0,713±0,003) (0,034±0,001) (-0,713±0,003) (0,00001±0,0000004)

ln(X°) X -10,820 -10,925 -11,043 -11,176 -11,331 -11,513 -66,808

1% 0,50% 3% 0,50% 4%

ln(Y°) Y 4,2794 4,3503 4,4404 4,5285 4,6366 4,7657 27,0009

X^2 117,068 119,359 121,946 124,913 128,383 132,547 744,216

Y^2 18,313 18,925 19,717 20,507 21,498 22,712 121,673

EA=0,028 EB=0,0025 Ea=0,00096 Eb=0,0025 En=0,000000424

X*Y -46,302 -47,528 -49,035 -50,613 -52,536 -54,867 -300,880

Reg 4.8000 4.7000 4.6000 4.5000 4.4000 y = -0.7014x - 3.3096 R² = 0.9998 -11.600

-11.400

-11.200

-11.000

4.3000

4.2000 -10.800 -10.600

7) Conclusiones: Por medio de la regresión llegamos a valores con un porcentaje pequeño, por lo tanto el experimento fue un éxito. Se determino el numero de moles y la ecuación de los gases.

Bibliografía     

http://dcb.fic.unam.mx/CoordinacionesAcademicas/FisicaQuimica/Quimica/articul os/a_boyle.pdf http://webs.um.es/gregomc/LabESO/BoyleMariotte/LeyBoyleMariotte_Guion.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica http://tublockupn.wordpress.com/escalas-de-temperatura/ http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales