Practica 4 Termodinámica Comprobacion de ley de Boyle

Practica No. 4

Practica No. 4

““

COMPROBACIÓN DE LA

COMPROBAC

IÓN DE LA LEY DE BOYLE

LEY DE BOYLE

””

Nombre del profesor: Jorge Carlos Hernández García Nombre del profesor: Jorge Carlos Hernández García Grupo: 1IM11

Grupo: 1IM11

Ciclo escolar: “17

Ciclo escolar: “17--1” (Agosto –1” (Agosto – Diciembre 2016) Diciembre 2016) Equipo:

Equipo: 6 6 Fecha: 28 Fecha: 28 septiembre septiembre 20162016

Integrantes del Equipo Integrantes del Equipo

•

• Aguilar Aguilar Hernández Hernández Jorge Jorge MartinMartin •

• Romero Romero Andrade Andrade Erick Erick JesúsJesús

•

• Trujillo Trujillo De De Los Los Santos Santos JavierJavier •

• Valerio Valerio Niño Niño Roberto Roberto CarlosCarlos •

1.Objetivo General:

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

Proceso termodinámico: es el cambio de estados termodinámicos, de acuerdo a las condiciones de presión, volumen y temperatura.

Isotérmico: la temperatura es constante

Gas ideal

El que se comporta diferente al real

El volumen que ocupan las moléculas es despreciable; así como sus fuerzas

eléctricas.

Cuando la temperatura es alta y la presión es baja su comportamiento

ideal es más real.

La experimentación de gases, deducen las leyes de su comportamiento, y se les llamaLeyes de los gases ideales.

Cálculos:

1.- Calcula el radio interno del tubo de vidrio (Ri) en cm.

Formula:

 = 2

Solución:

 = 0.915

_{2 = 0.4575 }

2.- Calcula Los valores de la altura de aire (h

aire

) en cm.

Formula:

ℎ



 = ℎ



  ℎ



Solución: 1. haire= (43) – (19.8) = 23.2cm 2. haire= (40) – (18.7) = 21.3cm 3. haire= (37) – (17.4) = 19.6cm 4. haire= (34) – (16.2) = 17.8cm 5. haire= (31) – (14.7) = 16.3cm 6. haire= (28) – (13.1) = 14.9cm 7. haire= (25) – (11.4) = 13.6cm Altura total (

ℎ

_

)(cm) Altura (

ℎ

_

) (cm) Altura (

ℎ

_



(cm) 43 cm 19.8 cm 25.3 cm 40 cm 18.7 cm 30.2 cm 37 cm 17.4 cm 35.4 cm 34 cm 16.2 cm 41.4 cm 31 cm 14.7 cm 48 cm 28 cm 13.1 cm 55.4 cm 25 cm 11.4 cm 62.8 cm





 =

0.915

ℎ

_{}

 =

58.5



_

 =

26°C

3.- Calcula los valores del volumen del aire (Vaire) en cm3 y transforma los resultados a m3 Recuerda: 1 m3 ₌

1×10



 



 _{= 1,000,000 cm}3 Vaire=

 ∙



 ∙ ℎ



1.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 23.2  =

15.2553 cm ÷ 1,000,000cm3 ₌

1.5253×10

−

2.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 21.3  =

14.0059 cm ÷ 1,000,000cm3 =

1.4005×10

−

3.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 19.6  =

12.8881 cm ÷ 1,000,000cm3 =

 1.2888× 10

−

4.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 16.3  =

10.7181 cm ÷ 1,000,000cm3 =

 1.0718× 10

−

5.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 14.9  =

9.7975 cm ÷ 1,000,000cm3 ₌

 9.7975× 10

−

6.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 13.6  =

8.9427 cm ÷ 1,000,000cm3 =

 8.9427× 10

−

7.

3.1416 ∙0.4575 



 ∙ 11.4  =

7.4961 cm ÷ 1,000,000 cm3 ₌

7.4961

×10

6

4.- Calcula la densidad del mercurio (



_



 en Kg/m3, con la siguiente expresión.

Formula:

Dónde: tamben °C





 = 13595.082.466



 +3×10

−









Solución:





 = 13595.082.46626° +3×10

−

26°



 =

 13531.1668 kg/m

3

5.- Calcula la Presión atmosférica (Patm) en pascales, con la Altura Barométrica (hbarom) en metros.

Formula:

g = 9.78m/s2 _{(valor de la aceleración de la gravedad en la Cd. De México)}

Patms=



 ∙∙

_{}



Solución:

6.- Transforma todos los valores de ha y hc a metros. Recuerda: 1m = 100 cm Formula:

ℎ



 ÷ 100 = 

ℎ



 ÷ 100 = 

ha

25.3 ÷100 = .253

30.2 ÷100 = .302

35.4 ÷100 = .354

41.4 ÷100 = .414

48.0 ÷100 = .480

55.4 ÷100 = .554

62.8 ÷100 = .628

hc

19.8 ÷100 = .198

18.7 ÷100 = .187

17.4 ÷100 = .174

16.2 ÷100 = .162

14.7 ÷100 = .147

13.1 ÷100 = .131

11.4 ÷100 = .114

7.- Calcula los valores de la altura neta de mercurio (hHg) en m.

Formula:

ℎ



 = ℎ



  ℎ



Solución: 1.

.253  .198 = 0.055

2.

.302  .187 = 0.115

3.

.354  .174 = 0.183

4.

.414  .162 = 0.252

5.

.480  .147 = 0.333

6.

.554  .131 = 0.423

7.

.628  .114 = 0.514

8.- Calcula los valores de la presión Hidrostática de mercurio (Ph) en pascales. Formula:





 = 



ℎ





Solución: 1.

13531.1668 /



9.78 /



0.055 = 7300.7410

2.

13531.1668 /



9.78 /



0.115 = 15262.1852

3.

13531.1668 /



9.78 /



0.183 = 24241.5568

4.

13531.1668 /



9.78 /



0.252 = 33348.3724

5.

13531.1668 /



9.78 /



0.333 = 44067.4921

6.

13531.1668 /



9.78 /



0.423 = 55977.6251

7.

13531.1668 /



9.78 /



0.514 = 68020.0930

9.-Calcula los valores de la presión absoluta (Pabs) en pascales.

Formula:





= 



 + 



Solución:

1.

7300.7410 + 77653.3362 =

84954.077Pa

2.

15262.1852 + 77653.3362 =

92915.5218Pa

3.

24241.5568 + 77653.3362 =

101944.893Pa

4.

33348.3724 + 77653.3362 =

111001.7086Pa

5.

44067.4921 + 77653.3362 =

121720.8283Pa

6.

55977.6251 + 77653.3362 =

133630.9613Pa

7.

68020.0930 + 77653.3362 = 145673.4292

Pa

10.- Calcula los valores de la constante de la Ley de Boyle (k) en Pa· m3

Formula:

 = 









Solución: 1.



84954.077



1.5253 × 10

5





 = 1.2955



2.



92915.5218



1.4005 × 10

5





 = 1.3008



3.



101944.893



1.2888 × 10

5





 = 1.3130



4.



111001.7086



1.0718 × 10

5





 = 1.2856



5.



121720.8283



9.7975 × 10

6





 = 1.3145



6.



133630.9613



 8.9427 × 10

6





 = 1.3284



7.



145673.4292



_7.4961

 × 10

6





 = 1.3221



11.- Calcula el promedio de los valores de la constante de Boyle (Kprom) en Pa.m3

Formula:

Donde “N” es el No. de eventos





 = ∈ 

_

Solución:





 = 9.1599

_{7 = 1.3085 ∙ }



12.- Calcula los valores del volumen ajustado del aire (Vajustado) en m3 y transfórmalo a cm3

Formula:

1m3=_{1,000,000 cm}3

V

ajustado

 = K

promedio

_P

_abs

= 



 ∙ 1,000,000 



Solución:

1.



_{}

=

 .∙





.

 = 1.5410

−





1,000,000 = 15.4



2.



_{}

=

  .∙





.

 = 1.4010

−





1,000,000 = 14



3.



_{}

=

  .∙





.

 = 1.28

−





1,000,000 = 12.8



4.



_{}

=

  .∙





.

 = 1.1710

−





1,000,000 = 11.7



5.



_{}

=

  .∙





.

 = 1.0710

−





1,000,000 = 10.7



6.



_{}

=

  .∙





.

 = 9.7910

−





1,000,000 = 9.79



7.



_{}

=

  .∙





.

 = 8.9810

−





1,000,000 = 8.98



13.- Traza una gráfica de Pabs(en el eje y) contra Vajustado en el eje x y en cm3 Tabla de resultados





 =





 =





 =





 =

13531.1668 kg/m3 _{77,653.3362Pa 0.4575cm} 1.3085Pa∙m^3 RESULTADOS 84954.077 92915.521 101944.893111001.7086 121720.8283133630.9613 145673.4292 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 15.4 14 12.8 11.7 10.7 9.79 8.98        P      a         b      s       o         l      u        t      a         (       P       a         ) V_ajustado(cm3₎

P

_abs

vs V

_ajustado Pabs vs Vajustado Medición





(cm) (cm)3





(m)





(m)





_(m)





(Pa)





(Pa)





K (Pa.m3) Vajustado (cm3) 1 23.2

1.5253

× 10

−

.253 .198 0.055

7300.7410

  84954.077

1.2955

15.4 2 21.3

1.4005

× 10

−

.302 .187 0.115

15262.1852

  92915.5218

1.3008

14 3 19.6

1.2888

× 10

−

.354 .171 0.183

24241.5568

  101944.893

1.3130

12.8 4 17.8

1.0718

× 10

−

.414 .162 0.252

33348.3724

  111001.7086

1.2856

11.7 5 16.3

9.7975

× 10

−

.48 .147 0.333

44067.4921

  121720.8283

1.3145

10.7 6 14.9

8.9427

× 10

−

.554 .131 0.423

55977.6251

  133630.9613

1.3284

9.79 7 13.6

7.4961

×10

6

.628 .114 0.514

68020.0930 145673.4292

1.3221

8.98

1-. En esta práctica ¿Qué sustancia representa al sistema termodinámico?

R: La sustancia con la que se está trabajando es el aire por ser ideal la cual nos permite tener un mejor desempeño en cuestión experimental.

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?

R: Se debe de tener esas unidades ya que al hacer las operaciones a lo que queremos llegar es a pascales por lo que las unidades deberían ser kg/ms2 que es pascal

3-. En el proceso ¿se mantiene constante realmente la temperatura? ¿Por qué?

R: Se entiende que al no haber alguna fuente de calor cercana la temperatura debería ser constante pero realmente no existe un proceso ideal en este caso ya que tenemos varias fugas de aire en cuestión de las ventanas y de una posible transferencia de calor debido a la temperatura que pudiera aumentar o disminuir en el ambiente más la que se podría

transferir de nosotros al aparato.

4-. Entonces ¿por qué se considera en el proceso realizado a la temperatura como constante?

R: Se considera como constante ya que en este experimento no tenemos ninguna fue de calor que este ingresando a nuestro sistema ya que nuestro objetivo es demostrar la ley de Boyle que sería a una temperatura constante, y al querer tener esos resultados e por lo que consideramos el sistema como ideal y no ingresa ninguna fuente de calor.

5-. ¿Los valores de la constante de la ley de Boyle se pueden considerar iguales? ¿Por qué?

R: No, ya que al hacer los cálculos se están tomando diferentes resultados en las presiones

absolutas y los volúmenes del aire que se calcularon en las diferentes condiciones por lo que no es posible que nos den iguales al menos que tomáramos un cálculo en general.

6-. ¿Por qué se considera que los valores del volumen ajustados tienen menos error?

R: porque se tomó un resultado promedio en la constante de Boyle por 10 que el error tiene que ser menor por lo que es un resultado más exacto.

7-. Analiza la gráfica P abs vs V ajustado

R: la gráfica nos dio una línea la cual iba formando una curva conforme al valor de la Pabsiba

aumentando.

8-. ¿Se cumplió el objetivo de la práctica? ¿Por qué?

R: si se cumplió el objetivo de la practica a pesar de que las líneas en la gráfica no fueron ideales ya que se está considerando una variación en la experimental contra lo calculado.

Conclusión:

En esta práctica se pudo demostrar lo que realmente queríamos que es la proporcionalidad de nuestra presión absoluta contra el volumen ajustado ya que tomamos datos más absolutos al hacer todo el cálculo de lo ajustado para que nos arrojara lo más posible a una línea recta en cuestión de la gráfica, y si consideramos que la temperatura la tomamos como constante no tendríamos que tener tantas discrepancias con cuestión en lo tomado teóricamente.