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Comprobación de La Ley de Boyle

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Academic year: 2021

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Comprobac

Comprobación de la Ley ión de la Ley de Boylede Boyle II.. IInnttrroodduucccciióón tn teeóórriiccaa De

De enentrtre e lolos s trtres es esestatadodos s mámás s cocomumunenes s de de la la mamateteriria a quque e pupuededenen enco

encontrantrarse en rse en la la natunaturaleraleza, el za, el estadestado o gaseogaseoso es so es el que el que menos esfuermenos esfuerzozo presenta a la hora de estudiarlo ya que de este se estudian principalmente presenta a la hora de estudiarlo ya que de este se estudian principalmente ! propiedades que lo describen muy bien tales como el

! propiedades que lo describen muy bien tales como el su "olumen, presiónsu "olumen, presión y la temperatur

y la temperatura, a, y algo muy impoy algo muy importante es conocer rtante es conocer como "ar#an estas trcomo "ar#an estas treses propiedades cuando una de ellas es modi$cada debido a cambios e%ternos propiedades cuando una de ellas es modi$cada debido a cambios e%ternos o internos del sistema.

o internos del sistema.

&stos cambios pueden ser estudiados mediante una ley desarrollada por &stos cambios pueden ser estudiados mediante una ley desarrollada por 'obert Boyle y &dme (ariotte por separado ambos llegaron a la conclusión 'obert Boyle y &dme (ariotte por separado ambos llegaron a la conclusión que a una temperatura constante el "olumen que una cantidad $)a de gas que a una temperatura constante el "olumen que una cantidad $)a de gas ocupa es in"ersamente proporcional a la presión aplicada.

ocupa es in"ersamente proporcional a la presión aplicada. &s

&sto to gegeneneraralmlmenente te es es mámás s apaplilicacado do a a un un gagas s cucuyayas s cacararactcterer#s#stiticacass obedecen a un gas ideal.

obedecen a un gas ideal.

&ntonces la fórmula que describe a un gas

&ntonces la fórmula que describe a un gas a temperatura constante es*a temperatura constante es*

 PV   PV == K  K 

 P

 P11V V 11== P P22V V 22

IIII.. ((eettooddoolloogg##aa

&l equipo utilizado en la práctica* &l equipo utilizado en la práctica*

++ parparato dato de la e la Ley Ley de Bde Boyle oyle -man-manómetrómetro coo con mern mercuricurio de o de tubo tubo e%e%ible/ible/.. ++ ''eegglla ga grraadduuaaddaa..

Con la ayuda del barómetro se midió la

Con la ayuda del barómetro se midió la presión atmosf0ricapresión atmosf0rica, mientras que con, mientras que con el termómetro se midió la temperatura ambiente. Luego se comenzó a

el termómetro se midió la temperatura ambiente. Luego se comenzó a tomartomar una por una

una por una las diferentes mediciones requeridas en la práctica, mo"iendo loslas diferentes mediciones requeridas en la práctica, mo"iendo los brazos pertenecientes a cada columna y de)ando cerrada una de estas

brazos pertenecientes a cada columna y de)ando cerrada una de estas aa manera de e%plicar dichos cambios de altura en las

manera de e%plicar dichos cambios de altura en las columnas de mercuriocolumnas de mercurio.. 1eg2n lo obser"ado en la práctica, los

1eg2n lo obser"ado en la práctica, los datos obtenidos fueron los siguientes*datos obtenidos fueron los siguientes* 33rreessiióón n aattmmoossff00rriicca a --ccm m 44gg// 5566..!!77

 8

 8emperatura ambemperatura ambiente -9C/iente -9C/

Tabla I.

Tabla I. 3resió3resión atmosf0rica n atmosf0rica y temperatura ambiente.y temperatura ambiente.  H 

 H 11 H H 22 H H 33

::77 :::: ;;;;

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:!.: 5: ;;

>6.: >: ;;

>; >= ;;

>:.! !: ;;

Tabla II. lturas obtenidas en la práctica.

III. Cálculos y resultados

 Pman -2− H 1 / -cm 4g/ ?- H 3− H 1 / -cm3 / 3- Patm+ Pman / -cm 4g/ 7@?A7@- H 3− H 1 / -7@ cm3 / > <5 =.=!6: ;.: <>.: ;:.67 =.=>=6 77.: <!.: ;.67 =.=><5 +!.: <6.: 5>.67 =.=!:7 +; != 57.!7 =.=!!! +7=.! !7.; :6.=7 =.=!7:

Tabla III. 3resiones manom0tricas, presiones absolutas, "ol2menes e in"ersos

de "ol2menes.

Con los cálculos anteriores se realizaron los siguientes cálculos* a/ rá$co 3 "s -7@?/

Figura I. rá$co de presión "r in"erso del "olumen.

b/ rá$co 3man "s -7@?/

Figura II. rá$co de presión manom0trica "s in"erso del "olumen

c/ rá$co 3 "s ?

Figura III. rá$ca de presión "s "olumen.

d/ 3orcenta)e de error

E&rror FG  Patmexperimental Patmteorica− Patmteorica G% 7==

E &rror F G −

68.31

68.31 G% 7==

E &rrorF

I?. nálisis de resultados

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7/ &n la 8abla II se obser"a que todos los "alores obtenidos fueron positi"os debido a que las "ariaciones en las columnas fueron contantes haciendo que la altura de la columna h1  aumentara al mismo tiempo de que la

altura de la columna h2 .

</ &n la grá$ca 3 "s -7@?/ el "alor que posee el intercepto en la ecuación es de >=.>:!, el cual indica la des"iación de la Ley de Boyle. (ientras este "alor sea más alto, más le)os se encontrará de la apro%imación -mayor error/. La e%plicación a esto 2ltimo es que el modelo del gas ideal de)a de ser aplicable en los gases con ba)as temperaturas y altas presiones, es decir gases reales. 3ara este caso, la presión era de =.= atmósferas.  H la temperatura ambiente <69C ambos "alores son su$cientemente

ba)os como para presentar una "ariación de la Ley de Boyle.

!/ &n la grá$ca  Pman  "s -7@?/, el "alor del intercepto en la ecuación es

<;.56! el cual teóricamente deber#a poseer el mismo "alor de la presión atmosf0rica medida -56.75 cm 4g/. 1i se realiza la diferencia entre

ambos "alores, >=.>;; se obser"a que es relati"amente alta la diferencia de presiones.

>/ &n el grá$co 3 "s ? se obser"a que el gas sigue la tendencia que e%iste entre la presión y el "olumen a mayor "olumen menor presión.

:/ &l porcenta)e de error obtenido fue de :.! E, lo cual indica que la ley de Boyle es poco e$caz en casos de gases ideales.

Causas de error

+ Las mediciones tomadas en cada caso "ar#an de quien las tome ya que lo que uno estima que mide no es lo mismo que otro.

+ &l equipo utilizado presenta muchas fallas debido a que tiene daos que no pueden ser reparados por una pieza

+ Los cálculos realizados tienden a tener errores debido a que los gases no se comportan en su totalidad como gases ideales.

'ecomendaciones

+ 1e recomienda que las mediciones sean tomadas por una sola persona -puede ser uno por pare)a/ y que sepa estimar las apro%imaciones debidamente para no tener este tipo de errores.

+ &l laboratorio deber#a contar con equipo en e%celente estado para no tener el problema con los datos calculados durante la e%perimentación. ?. Cuestionario.

7+ Diga cuál de las leyes de los gases se aplican a una cantidad de gas cuando se somete a*

a/ Jn proceso isocórico

&n un proceso isocórico o proceso a "olumen constante, se aplica la ley de ay Lussac, debido a que muestra la relación directa que tienen

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presión y temperatura, a "olumene constante. 1e presenta mediante la e%presión 3FK8.

b/ Jn proceso isot0rmico

1e aplica la ley de boyle, ya que la temperatura de un gas se mantiene constante, e%presa que, el "olumen del gas es in"ersamente

proporcional a loa presión e)ercida 3FK@?. otra ley que se aplica a temperatura constante, es la le de "ogadro, la cual indica que.  temperatura y presión constantes, el "olumen de un gas es

directamente proporcional al n2mero de moles de 0ste ?FnK  c/ Jn proceso isobárico

1e aplica la le de Charles, si un proceso es isobárico -a presión

constante/. Dicha ley e%presa que, a presión constante, el "olumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura ?FK8. 8ambi0n puede aplicarse la ley de "ogadro, como se e%plicó anteriormente, si y solo si la tanto la presión como la temperatura son constantes en todo el proceso.

<+ 1on los mil#metros de mercurio -mm4g/ t0cnicamente una unidad de presiónM &%plique.

 80cnicamente no, debido a que el mil#metro de mercurio -mm4g/

representa una presión equi"alente al peso de una columna de mercurio de 7 mil#metro de altura. &sta unidad está relacionada con la e%periencia de  8orricelli que encontró, utilizando un barómetro de mercurio que al ni"el del

mar la presión atmosf0rica era equi"alente a la e)ercida por una columna de mercurio de ;5= mm de altura.

!+ Jn f#sico del siglo N?II construyo un barómetro con agua que sale por el agu)ero en el te)ado de su casa, para que sus "ecinos pudieran predecir el estado del tiempo atmosf0rico a partir de la altura de la columna de agua.  <:9C el agua tiene una densidad de =.; g@ cm3 , el mercurio

de 7!.:! g@ cm3 . Determinar a esa temperatura cual ser#a la altura

correspondiente de la columna del barómetro de agua si uno de

mercurio a esas mismas condiciones tiene una altura de != pulgadas.

8omando como referencia la base de la columna de los l#quidos en donde la presión es igual*

 ρagua∗g∗hagua= ρmercurio∗g∗hmercurio

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 ρaguahagua= ρmercuriohmercurio

1ustituyendo se tiene que*

-=.; g@ cm3 / hagua  F -7!.:! g@ cm 3 /-!=inO<.:>cm@7in/ Despe)ando obtenemos* 30∈¿2.54cm/1∈¿ ¿ (13.53g/cm3)¿ hagua=¿ hagua F 7=!>.=66cm ?I. Conclusiones

 medida en que el "olumen aumenta, su in"erso se acerca cada "ez más al "alor de cero. 8eóricamente este "alor tendr#a que ser igual al "alor de la presión atmosf0rica pero con un signo opuesto, sin embargo esto no se logró por que se traba)ó con un gas real. &so se "eri$có en el cálculo del porcenta)e de error con las mediciones tomadas en la práctica.

Las mediciones realizadas en la práctica de laboratorio fueron a presiones inferiores a la atmosf0rica y temperaturas no tan altas, pro"ocando una des"iación de los "alores de la presión manom0trica y el "olumen esperado mediante la Ley de Boyle por lo que se dice que el modelo aplica

e%clusi"amente a ba)as presiones y altas temperaturas, un gas ideal. ?II. Bibliograf#a

“Presión”. [en línea] (n.d). Visto el 16 de enero de 2016. Disponible en http:!!!."#ntadeandal#$ia.esa%erroesre$#rsos&in'orati$osandared02le  es&*ases$on&presion.htl. -s.f./.

http:ser%i$ios.en$b.ipn.+polilibros,si$o-#ii$a*asese/20ole.ht.

-s.f./.

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