Laboratorio de Ondas y Calor

CURSO: ONDAS Y CALOR CODIGO: PG1014LABORATORIO N 03Termodinmica. Gases ideales

Alumnos(s):Apellidos y NombresNota

Carpio Hancco Jos Brandon

Santos Quispe Alvarez

Profesor:RIVERA TACO, Julio Csar

Programa Profesional:PFREspecialidad/Grupo:Electrotecnia Industrial/Grupo D

Fecha de entrega:21092015Mesa de trabajo:1

1. IntroduccinLa termodinmica se basa en el estudio de la transformacin de calor en trabajo, siendo su principal objetivo hacer posible que el calor se pueda transformar en trabajo, pero para entender estos fenmenos que la termodinmica estudia, se requerirn unos conocimientos matemticos bsicos. Adems cabe destacar que la termodinmica es una ciencia macroscpica y en el presente laboratorio se experimentar con propiedades medibles.El siguiente laboratorio se basa en la ley de Boyle, la cual dice: ``Siempre que la masa y la temperatura de un gas se mantengan constantes, el volumen del gas es inversamente proporcional a su presin absoluta.P1 V1=P2 V2

En este experimento se hace un anlisis grfico de la temperatura, presin y volumen, logrando demostrar la ley de Boyle.2. Objetivos Verificar la ley de Boyle de los gases ideales. Determinar el trabajo realizado sobre el sistema en un proceso termodinmico. Calcular el nmero de moles de una cantidad de aire. Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y realizar en anlisis grfico utilizando como herramienta el software Data Studio. Utilizar el software Pasco para la verificacin de parmetros estadsticos respecto a la informacin registrada.

3. Fundamentos tericosLey de los gases idealesEl estado de un gas queda determinado al relacionar cuatro magnitudes:volumen(V),temperatura(T),presin(P) y cantidad de gas expresada enmoles(n). Las leyes que establecen estas relaciones son:Ley de Boyle:

Ley de Charles:V = constanteT (a P y n determinadas)Ley de Avogadro:V = constanten (a P y T determinadas)Combinando esas proporcionalidades se obtiene la relacin:

Representando la constante por el smbolo R, obtenemos la ley de los gases ideales o perfectos:PV = nRTLa constanteR, denominadaconstante de los gases idealesoconstante universal de los gases, tiene el mismo valor para todos los gases y puede calcularse a partir del volumen molar y de las denominadascondiciones normalesde un gas (0 C y 1 atm).El volumen molar de cualquier gas con comportamiento ideal se ha establecido experimentalmente en 22,4 litros. Por tanto:

La ecuacin de los gases ideales o perfectos permite en todo momento relacionar volmenes de gases, sea cual sea la presin y la temperatura de los mismos.

Ecuacin de estado de un gas ideal

4. Materiales y equipos de trabajo Computadora personal con programa Pasco instalado. Interfase USB link (2). Sensor de presin absoluta. Sensor de temperatura Jeringa

5. Procedimiento, Resultados y Cuestionario

Procedimiento: Ingresar al programa Pasco CapstoneTM, ir a tabla y grfico, enseguida reconocer el sensor de movimiento previamente a interface 850.

Luego configuramos es la temperatura para que registre el muestreo de 10 Hz en K.

Colocar en sensor de temperatura, en seleccin numrica y cambio a 2 cifras y como decimal, el sensor en rango de -35 oC y 135 oC.

Seleccionar temperatura vs tiempo y determinar la temperatura del laboratorio.

Insertamos el sensor de medicin absoluta, en el 10 Hz en el muestreo y colocar conservar valores de datos solo si se solicita tomar un volumen y unidades en ml. A comenzar la grabacin poner el volumen entre 60 ml y 25 ml , el sistema grabara solo un momento cuando se acepte el valor para finalizar la grabacin presionar conversar con una secuencia de 5ml empezando de 60 ml Asegurarse de que no haya fugas , de ello depende la experiencia

Obtener al grafica de presin en fusin del volumen (Grafica 1 ) posterior de la variable inversa del volumen en la calculadora, levantamos el grafico de Kpa vs V (1/ml) , insertamos las grficas restantes .Grfica P vs. VGrfico 6.1

Segn la grfica el W = 3939.79 KPa. ml = 0.00393979 J

Grfico P vs. 1/VGrfico 6.2

Grfico V vs. 1/PGrfico 6.3

Grfico V vs. T/PGrfico 6.4

5.1 Determinacin del trabajo en un proceso isotrmicoUse el grfico 1 para determinar el rea debajo de la curva la cual representa el trabajo realizado sobre el aire contenido dentro de la jeringa.Segn la grfica el W = 3939.79 KPa. ml = 0.00393979 J

5.2 Determinacin del nmero de moles de aire dentro de la jeringaDetermine el nmero de moles utilizando el valor de la pendiente y la ecuacin (1) de una grfica de volumen en funcin (temperatura/presin)

5.3 Cuestionario5.3.1 Compare el trabajo en forma porcentual el hallado en 4.2 y la ecuacin W=nRT ln(Vf/Vo).

5.3.2 El valor obtenido del nmero de moles en 4.3 es aceptable, Explique. Hallar un valor terico del nmero de moles, conociendo su temperatura, densidad del aire, altitud, presin atmosfrica y volumen inicial.El nmero de moles es correcto ya que 1mol=22.4L y como se trabaj con 60ml a menos, es lgico que el nmero de moles sea pequeo.

5.3.3 Si grafica Volumen vs. inversa de la presin, Qu tipo de ajuste le toca hacer ahora? Qu significado fsico posee la pendiente?

Se debera aplicar un ajuste lineal, ya que el volumen y la inversa de la presin ahora son directamente proporcionales.

5.3.4 Se cumple la ley de Boyle?, Por qu? Fundamente su respuesta.

S, se cumple la ley de Boyle, ya que en la experiencia se pudo comprobar gracias a los sensores que la temperatura se mantiene constante y las grficas que resultaron de la experiencia son parecidas a las que existen en los libros.

5.3.5 En la realizacin de esta prctica Cul fue el comportamiento de la temperatura del aire dentro de la jeringa? Explique mediante una grfico

La temperatura del aire dentro de la jeringa fue constante

5.3.6 Si en la pregunta anterior la temperatura se podra decir que fue constante, si es as. Cul es el cambio de su energa interna del sistema? Muestre su valor.

La temperatura fue constante. Primeramente el cambio de energa interna del sistema est en relacin directa con la temperatura, por lo tanto, la variacin de energa interna es cero ya que tampoco hay variacin en la temperatura.

5.3.7 Grafique y describa otros procesos termodinmicos (utilice grficos y esquemas) y Cmo estos se podran implementar en el laboratorio?

5.4 Problemas5.4.1 La parte interior de un neumtico de automvil est bajo una presin manomtrica de 30 lb/in^2 a 4C. Despus de varias horas, la temperatura del aire interior sube a 50C. Suponiendo un volumen constante, Cul es la nueva presin manomtrica?

5.4.2 Un depsito de 5000cm^3 est lleno de dixido de carbono (M = 44g/mol) a 300K y 1atm de presin. Cuntos gramos de CO, se pueden agregar al deposito si la presin absoluta de mxima es de 60atm y no hay cambio alguno de temperatura?

6. Observaciones Antes de entrar en el estudio termodinmico de procesos sencillos es necesario establecer una serie de conceptos y la nomenclatura para el mejor entendimiento de la asignatura. Al momento de hacer las mediciones, tener en cuenta de que la jeringa no est cerrada, mas bien sino abierta al aire por el extremo inferior, esto para hacer unas buenas lecturas.

7. Conclusiones Si dos magnitudes son inversamente proporcionales(en una grfica esto se representa mediante una sola rama de una hiprbole), al invertir una de ellas resulta que ahora son directamente proporcionales Para el anlisis de procesos termodinmicos, nos podemos valer de constantes como R, n o T,P y V segn sea el proceso termodinmico que analicemos, para luego hacer una grfica conocida como lo es el de una recta. Tambin se concluye que la termodinmica es una rama fundamental de las ciencias aplicadas, que se centra en el estudio macroscpico de la naturaleza en equilibrio.8. Bibliografa Custodio, A (2010). Termodinmica. En E, Bazn (Ed.), Fsica (pp. 325-335). Lima: Impecus PASCO SCIENTIFIC. MANUAL DE INTRODUCCION A CAPSTON N 012-12335. Roseville, CA EEUU. 2013.

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