Laboratorio de Fsica 1TECSUP P.F.R.

TECSUP P.F.R. Laboratorio de Ondas y Calor

PRCTICA DE LABORATORIO N 02

GASES IDEALES LEY DE BOYLE.

1. OBJETIVO

1) Verificar la Ley de Boyle de los gases ideales.2) Determinar una relacin matemtica para el volumen y la presin en un gas.

2. MATERIALES

Computadora personal con programa Data Studio instalado. Interfase POWER LINK Sensor de presin absoluta Sensor de temperatura Jeringa

3. FUNDAMENTO TERICO

La termodinmica

La termodinmica es una ciencia experimental que estudia los cambios producidos en un sistema por el intercambio de calor. En ella se mide magnitudes macroscpicas como la presin el volumen y la temperatura, sin importarle la causa microscpica de los fenmenos observados.

A pesar que los sistemas trmicos resultan ser muy complejos, la termodinmica ha tenido gran xito en resumir estas observaciones en algunas sencillas leyes muy generales para dar una explicacin a los fenmenos de origen trmico.

Existe una teora microscpica de los gases ideales y en si de todos los procesos trmicos, la mecnica estadstica, pero nuestro enfoque ser netamente macroscpico.

Gases ideales

Reciben este nombre los gases que se encuentran muy expansionados (enrarecidos), es decir que posean muy poca densidad y ejerzan poca presin. En otras palabras es un gas en el cual las interacciones entre las molculas son despreciables y esto ocurre cuando la separacin promedio de las molculas sea mucho mayor que el tamao de los tomos y esto hace que las molculas interacten muy poco con las dems.

La ecuacin de estado del gas ideal:

PV = RTn(1)

DondeP: Presin del gasV: Volumen ocupado por el gas en el recipiente que lo contienen: Numero de molesR: Constante Universal de los gasesT: Temperatura absoluta en Kelvin

Con valores de:

Robert Boyle hizo estudios sobre gases ideales mantenidos a temperatura constante (proceso isotermo) y obtuvo la ley que lleva su nombre.

PV = cte(2)

De la cual podemos afirmar la dependencia de P vs 1/V o una V vs 1/P es lineal y la grafica son rectas que pasan por el origen. Las pendientes de las rectas dependen de la temperatura y se determinan de la ley del gas ideal.

Existen otras escalas de temperaturas adems de la Celsius y la Kelvin como la Fahrenheit y la Rankine. Es nicamente cuando usamos la escala de Kelvin que obtenemos la proporcionalidad entre volmenes y temperatura, la dems escalas solo dan una dependencia lineal.

El hecho de que todas las graficas de presin vs temperatura para gases ideales eran rectas cortando el eje temperatura en el mismo punto (-273.15 C) llevo a la idea del cero absoluto de temperatura y la escala de Kelvin.

Ojo: La diferencia entre proporcional y linealmente independiente es que una grafica de dos variables proporcionales es una recta que pasa por el origen de coordenadas, mientras que dos variables con dependencia lineal la grafica una recta con un punto de interseccin diferente de cero.

4. PROCEDIMIENTO

Montaje experimental sugerido.Sensor Presin absoluta

5. Cuestionario

5.1 Qu forma tiene la grfica de presin vs volumen? Cmo se le denomina?

5.2 Si grafica presin vs inversa de volumen, Qu tipo de ajuste le toca hacer ahora? Por qu?

5.3 Se cumple la ley de Boyle?, Por qu?

5.4 Se cumple la Primera Ley de la Termodinmica, Por qu?

6. EVALUACIN DE RESULTADOS

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7. CONCLUSIONES

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8. ANEX0

8.1 CONSERVAR VALORES DE DATOSIcono CONFIGURACION luego seleccione velocidad de muestreo a 10 hz, luego vaya a opciones y en muestreo manual seleccione conservar valores de datos solo si se solicita. Renombre la medida a tomar como volumen y las unidades en mL, segn como lo puede ver en la figura 4.1.1

Fig. 4.1.1. Configuracin del sensor.

Para empezar la grabacin de los datos, escoja la Opcin Inicio y luego Conservar; aparecer una ventana en la cual deber colocar el valor del volumen y as en cada valor que seleccione entre 20 mL y 4 mL, el sistema grabar solo en el momento que se acepte el valor. Para finalizar la grabacin se seleccionar e icono de color rojo al costado del icono CONSERVAR. Grabe con un paso de 2 mL, empezando de 4 mL.

Asegrese que no existan fugas en las conexiones, de eso depende los resultados de su experimento.

8.2 USO DE CALCULADORA

La opcin calculadora se usa para operar con las variables medidas por los sensores o ingresadas de manera externa va teclado. 1615