LEY DE BOYLE al 85%

7/18/2019 LEY DE BOYLE al 85%

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

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LEY DE BOYLE-MARIOTTE

I. OBJETIVOS:

Confirmar de manera experimental la ley de Boyle.

Medir punto a punto la presión P del aire a temperatura ambiente endependencia con la posición del embolo S.

Determinar experimentalmente la relación existente entre la presión y elvolumen de aire a temperatura constante.

Calcular experimentalmente el trabajo realizado por un pistón al comprimirun gas.

Analizar con base a gráficos obtenidos los datos experimentales de presióny volumen, qué tanto se ajusta el aire al comportamiento ideal a las

condiciones de trabajo en el laboratorio.

Estimar el valor de la constante k, en la ley de Boyle, para el aire a latemperatura del laboratorio a partir de las graficas obtenidas.

II. EQUIPOS Y MATERIALES:

Un equipo de demostración de Boyle Mariotte 3B scientific




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Un termómetro

Una PC ( con el software logger pro)

Un papel milimetrado




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III. MARCO TEORICO:

GASES

Los gases fluyen como líquidos y por esta razón ambos se llaman fluidos ladiferencia principal entre un gas y un líquido es la distancia entre sus moléculas.En un gas las moléculas están alejadas y libres de la fuerza de cohesión quedenominan sus movimientos como en la fase liquida o solida. Sus movimientostienen menos restricciones. U gas se expande en forma indefinida, y llena elespacio que tenga disponible. Solo cuando la cantidad de gas es muy grande, porejemplo en la atmosfera de la tierra o en una estrella, las fuerzas de la gravedad silimitan la forma de la masa de un gas.

LEY DE LOS GASES IDEALES:

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gashipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas ycuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energíacinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas idealson los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, lapresión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida porprimera vez por Émile Clapeyron en 1834.

Diagrama presión-volumen a temperatura constante para un gas ideal.

ECUACIÓN DE ESTADO:

La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, latemperatura y la cantidad de un gas ideal es:

PV=nRT………….(1)

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_%28f%C3%ADsica%29

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89mile_Clapeyron

http://es.wikipedia.org/wiki/1834

http://es.wikipedia.org/wiki/1834

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89mile_Clapeyron


http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n





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Donde:

T es la temperatura del gas

V es el volumen del gas

P es la presión del gas

N es el número de moles

R es la constante universal de los gases

RELACION DE PRESION VOLUMEN: LEY DE BOYLE-MARIOTTE

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y EdmeMariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y lapresión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La leydice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

Donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecenconstantes.Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presióndisminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesarioconocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones dela figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberácumplirse la relación:

Además se obtiene despejada que:

Donde:

= Presión Inicial

= Presión Final

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_ideal


http://es.wikipedia.org/wiki/Gas



http://es.wikipedia.org/wiki/Gas


http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_ideal




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= Volumen Inicial

= Volumen Final

Esta Ley es una simplificación de la Ley de los gases ideales particularizada paraprocesos isotermos.

Junto con la ley de Charles y Gay-Lussac y la ley de Graham, la ley de Boyleforma las leyes de los gases, que describen la conducta de un gas ideal. Las tresleyes pueden ser generalizadas en la ecuación universal de los gases.

IV. PROCEDIMIENTO:

CASO 1: por encima de los 10 N/cm2

1. Disponga del equipo de demostración de la ley Boyle mariotte sobre la mesa detrabajo

2. Coloque el embolo en la posición S0=24cm. En caso que resulte difícil de girarel embolo, hágalo girar un poco a la derecha e izquierda, de manera que la juntatórica entre en contacto con el aceite de la silicona

3. cierre la válvula, lea y anote la presión en la tabla 1

4. desplace el embolo a la marca de 23 cm, girando la empuñadura, vuelva arealizar la medición de presión y anótela en la tabla 1.

5. repita el proceso en pasos de 1 cm hasta llegar a la máxima posición

6. proceda a abrir la válvula de dosificación y coloque el pistón en una posicióninicial de S0=12cm, repitiendo los pasos anteriores salvo que la segunda posiciónserá en 11cm y registre estos valores en una segunda tabla

CASO 2: por debajo de los 10 N/cm2

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Graham

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ecuaci%C3%B3n_universal_de_los_gases&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ecuaci%C3%B3n_universal_de_los_gases&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Graham

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales




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1. Comience con una longitud de columna de aire de S0=7cm.

2. Cierre la válvula de dosificación y registré los valores de presión.

3. Desplace el embolo a la marca de 8cm, vuelva a realizar la medición de la

presión y registre en una tercera tabla similar a la primera estos datos4. Repita el proceso en pasos de 1cm hasta llegar a 20cm

Tabla N °1

S(cm) V(cm3 ) P(N/cm2) Constante Área24 301.5928948 9.8 2955.61037 74.1692371723 289.0265242 10.1 2919.16789 95.536668422 276.4601536 10.5 2902.83161 136.688497121 263.8937829 11.1 2929.22099 129.490949920 251.3274123 11.7 2940.53072 102.933847119 238.7610417 12.2 2912.88471 175.076562718 226.1946711 13.1 2963.15019 145.80623417 213.6283005 13.9 2969.43338 170.885363816 201.0619299 14.9 2995.82275 128.644216715 188.4955592 15.7 2959.38028 210.107167614 175.9291886 17.1 3008.38913 193.564094613 163.362818 18.5 3022.21213 179.437031412 150.7964474 19.9 3000.8493 235.563602511 138.2300768 21.9 3027.23868 235.461027

10 125.6637062 24.1 3028.49532 297.64358559 113.0973355 27.2 3076.24753 281.6664058 100.5309649 30.5 3066.19443 338.51556047 87.96459431 35 3078.7608

SUMATORIA 3131.190051




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Tabla N° 2

S(cm) V(cm3 ) P(N/cm2) Constante Área12 150.7964474 9.9 1492.88483 168.0489436

11 138.2300768 10.6 1465.23881 263.798265710 125.6637062 11.8 1482.83173 257.07615589 113.0973355 13.1 1481.5751 316.69159788 100.5309649 14.9 1497.91138 353.09404887 87.96459431 17.2 1512.99102 395.46353716 75.3982237 20.2 1523.04412 504.64694135 62.83185308 24.8 1558.22996 564.69802864 50.26548246 31.2 1568.28305

SUMATORIA 2823.517519

Tabla N° 3

S(cm) V(cm3 ) P(N/cm2) Constante Área7 87.96459431 10 879.645943 -342.55126278 100.5309649 8.7 874.619395 -300.34332959 113.0973355 7.7 870.849484 -305.742551610 125.6637062 6.8 854.513202 -267.2131767

11 138.2300768 6.1 843.203468 -124.047796512 150.7964474 5.8 874.619395 -221.750062313 163.362818 5.3 865.822935 -193.021340814 175.9291886 4.9 862.053024 -155.404935115 188.4955592 4.6 867.079573 -223.768741216 201.0619299 4.2 844.460105 -182.287825617 213.6283005 3.9 833.150372 -129.490949918 226.1946711 3.7 836.920283 -136.688497119 238.7610417 3.5 835.663646 -144.733508320 251.3274123 3.3 829.380461

SUMATORIA -2727.043977




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V. ACTIVIDAD:

2. Obtenga el grafico Presión vs Volumen ¿Qué representa físicamente la curvade este grafico? Explique.

De la tabla N°1

Representa la compresión del gas.




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De la tabla N°2

Representa la compresión del gas.




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De la tabla N°3

Representa la expansión del gas.




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3. Hallar el área bajo la curva.

De la Tabla N° 1

Significa que el sistema realizo un trabajo mecánico de 3828 J




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De la Tabla N° 2

Significa que el sistema realizo un trabajo mecánico de 1749 J




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De la Tabla N° 3

Significa que el sistema realizo un trabajo mecánico de -9532 J




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4. Obtenga el grafico presión vs 1/Volumen:

De la Tabla N° 1




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De la Tabla N° 2




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De la Tabla N° 3




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5. Para el análisis estadístico de los datos presione Estadística del menú Analizaro presione el botón correspondiente, seleccione Ajuste de Curvas o Ajuste lineal.

Este punto se desarrollo al hacer la curvas en la pregunta anterior, el ajuste linealfue automático.

6. Obtenga el número de moles del aire encerrado en el cilindro

7. Obtener la masa del gas encerrado, en gramos.

8. El proceso realizado ¿es un trabajo positivo o negativo? Justifique.

En la tabla 1 y 2 es positivo porque la presión de comprime en cambio en la tabla3 la presión se expande por eso es negativo.

VI. CUESTIONARIO:

1. Grafique sus datos de P vs volumen en papel milimetrado y calcule el área bajola curva ¿esta área coincide con la de la integral de tu grafica calculada con ellogger pro?

2. Compara los resultados que calculaste vs los obtenidos con la computadora¿coinciden?

No, solo se aproximan

3. ¿Qué es un gas ideal?

Se denomina gas perfecto o ideal, aquel que obedece exactamente las leyes deBoyle, Charles, etc., en cualquier circunstancia. Un gas que se comportaexactamente como describe la teoría cinética; también se le llama gas perfecto. Enrealidad no existen gases ideales, pero en ciertas condiciones de temperatura ypresión, los gases tienden al comportamiento ideal.

4. ¿Cuántas moléculas de gas hay en un recipiente? De dos ejemplos.

Lo que se sabe es que en una condición ideal 1mol de moléculas=6,02x10 (23)moléculas y esto ocupa un volumen de 22,4litros.

Así que si en 22,4litros=6,02x10 (23) moléculas




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Ejemplos:1. 1 litro=2,69x10 (22) moléculas

2. 50 litros es como decir 50kg = 50000gla masa molar del oxigeno (molecula: O2) es 32 uma o 32 gramos (para ser

mas practicos)

1mol(O2) -------------------------- 32gx -------------------------- 50000g

luego:6.023x1022 moléculas -------------- 1moly -------------- 1562.5 mol

5. ¿Por qué es necesario usar temperatura absoluta cuando se hace cálculos conley de gas ideal?

Porque es necesario tener una escala de medición que no dependa de laspropiedades de las sustancias. Las escalas de éste tipo se conocen como escalasabsolutas o escalas de temperatura termodinámicas.

6. Un gas ideal se mantiene a volumen constante al principio su temperatura es de10°c y su presión de 2.5 atm ¿Cuál es la presión cuando la temperatura es de80°c?

P1/T1=P2/T2

2.5/10=P2/80

P2=20 atm

VII. PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES:

VIII. OBSERVACIONES:

IX. CONCLUSIONES:

Las relaciones de presión-volumen de los gases ideales están gobernadaspor la ley de Boyle: el volumen es inversamente proporcional a la presión.




Pá i 19

El comportamiento del aire se aproxima bastante bien al de un gas ideal(obsérvese el ajuste de la isoterma a los datos experimentales).

De la tabla No. 1 se puede deducir que, efectivamente, a temperatura

constante la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumende acuerdo con la ley de Boyle.

La difusión de los gases demuestra el movimiento molecular aleatorio.

El trabajo de acuerdo con las graficas es el área bajo la curva.

X. BIBLIOGRAFIA:

http://www.educaplus.org/play-117-Ley-de-Boyle.html

http://html.rincondelvago.com/ley-de-boyle_1.html

http://ar.answers.yahoo.com/question/index;_ylt=Arl8LWJblLQ497d9TFtn.6XM.At.;_ylv=3?qid=20090719141001AAKYzup

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/gases/resueltos/tp02_gases_ideales_problema02.php

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=ley%20de%20boyle



















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