5/10/2018 INFORME ISOTERMICO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/informe-isotermico 1/4

INGENIERIA CIVIL

.

 

LABORATORIO PROCESO ISOTERMICO

1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Verificar experimentalmente la Ley de BoyleDeterminar el número de moles

2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Revisar los conceptos y expresiones de:-  Ecuación de estado ideal del gas ideal 

La ley de los gases ideales es la ecuación de estadodel gas ideal, un gas hipotético formado por 

 partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entreellas y cuyos choques son perfectamente elásticos(conservación de momento y energía cinética). Losgases reales que más se aproximan alcomportamiento del gas ideal son los gasesmonoatómicos en condiciones de baja presión y altatemperatura.

Empíricamente, se observan una serie de relacionesentre la temperatura, la presión y el volumen quedan lugar a la ley de los gases ideales.

Dicha ecuación esta expresada de la siguiente

manera:

 PV = nRT 

Donde:

 P = Presión

V = Volumen

n = Moles de Gas

 R = Constante universal de los gases ideales

T = Temperatura absoluta

-  Numero de moles

El mol es la unidad con que se mide la cantidad desustancia, una de las siete magnitudes físicasfundamentales  del  Sistema Internacional de

Unidades.

Dada cualquier sustancia (elemento químico,compuesto o material) y considerando a la vez uncierto tipo de entidades elementales que lacomponen, se define como un mol a la cantidad deesa sustancia que contiene tantas entidadeselementales del tipo considerado, como  átomos hay en 12 gramos de carbono-12.

El número de unidades elementales – átomos,moléculas,  iones,  electrones,  radicales u otras

 partículas o grupos específicos de éstas– existentesen un mol de sustancia es, por definición, unaconstante que no depende del material ni del tipode partícula considerado. Esta cantidad es llamadanúmero de Avogardo (NA) y equivale a:

Para la obtención del numero de moles decierta sustancia, se debe realizar lasiguiente operación:

n = masa sustancia / Masa molar o pesoatómico de la sustancia

- Constante Universal de los Gases:

La constante universal de los gases ideales es unaconstante física que relaciona entre sí diversasfunciones de estado termodinámicas,

1

5/10/2018 INFORME ISOTERMICO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/informe-isotermico 2/4

INGENIERIA CIVIL

.

estableciendo esencialmente una relación entrela energía, la temperatura y la cantidad demateria.

En su forma más particular la constante seemplea en la relación de la cantidad de materia

en un gas ideal, medida en número de moles(n), con la presión (P), el volumen (V) y latemperatura (T), a través de la ecuación deestado de los gases ideales:

 PV = nRT 

El valor de la constante universal de los gases(R) es, en distintas unidades:

R = 0,08205746 L*atm*K -1*mol-1

R = 8,311472 J*K -1*mol-1

R = 62,36367 L*mmHg*K -1*mol-1

R = 8,205746*10-5 m3*atm*K -1*mol-1

3. PRÁCTICA EXPERIMENTAL

Material Utilizado

- Aparato de la ley de Boyle y sus accesorios- 2 Mangueras flexibles de presión, un tubo de

cristal de longitud 50cm y diámetro 5cm- Barra soporte y prensa- Regla- Agua

Procedimiento

a) Realice la conexión de las mangueras de laentrada y salida del agua.

 b) Revisar que la válvula de seguridad estefuncionamiento correctamente.

c) Para determinar el volumen total del recipiente,hale la válvula de seguridad, y llene el cilindrocon agua, luego desocúpelo en un Beaker o enuna probeta y registre el volumen total, juntocon la altura del cilindro.

d) Desocupe totalmente el cilindro, de tal manera que pueda iniciar el registro de datos correctamente.

e) Registre en la tabla de datos los valores de altura y presión.

f) Calcule el volumen para cada altura.g) Realice la gráfica de presión en función del

volumen.

4. DATOS OBTENIDOS Y CALCULOS

TABLA No. 1

Volumen Total (m3) Altura Total (m)5,50E-04 + 1,00E-05 0,485 + 0,001

Formula del Volumen del Cilindro:

V = [π(r^2)]h

V = Ah

Donde A es el área de la base (circunferencia) y h la alturadel cilindro.

Despejando el área:

 A = V/h

Calculando:

A = 1,13E-03 m2

PROPAGACION DEL ERROR EN EL AREA DE LABASE DEL CILINDRO:

Formula del Área del Cilindro:

 A = V/h

Donde V es el volumen del cilindro y h su altura.

Fórmula para el cálculo de la propagación del error:

2

[(1/h)^2*(ΔV)^2] + [(V/h^2)^2*(Δh)^2] ΔA =

5/10/2018 INFORME ISOTERMICO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/informe-isotermico 3/4

INGENIERIA CIVIL

.

 

ΔA = 2,08E-05 m2

Por lo tanto: Área (m2) = 1,13E-03 + 2,08E-05

PROPAGACION DE ERROR EN EL VOLUMEN

Formula del Volumen:

V = A*h

Donde A es el área del cilindro y h es la altura de gas enel cilindro.

Con la formula anterior para el cálculo de laincertidumbre del empuje se obtuvieron los valorescorrespondientes para cada uno de los datos obtenidosen laboratorio.

ΔV1 9,1E-06

ΔV2 7,97E-06

ΔV3 7,04E-06

ΔV4 6,27E-06

ΔV5 5,74E-06ΔV6 5,27E-06

ΔV7 4,93E-06

ΔV8 4,6E-06

ANÁLISIS Y RESULTADOS

• Graficar la presión P contra el volumen V.Linealice la gráfica por medio de logaritmos.

• Luego realice la gráfica de Log P vs Log V.Ajuste linealmente utilizando el método demínimos cuadrados. Obtenga la pendiente y el

 punto de corte y encuentre la ecuación de la recta.

La pendiente para la ecuación de la recta es:

m = -4E-09

Los puntos de corte son:

Volumen = 0 m3 , Presión = 0,0008 Pa

 Presión = 0 Pa, Volumen = 2,00E+05 m3

La ecuación de la recta linealizada es:

 y = -4E-09x + 0,0008

Los datos anteriormente presentados fueronobtenidos mediante el programa Microsoft Excel.

• Determine el número de moles de gas contenidoen el experimento.

3

TABLA No. 2

PRESION (Pa) ALTURA ( m ) VOLUMEN ( m3 )

1,00E+05 + 0,10E+05 0,435 + 0,001 4,933E-04 + 9,1E-06

1,10E+05 + 0,10E+05 0,380 + 0,001 4,309E-04 + 7,97E-06

1,20E+05 + 0,10E+05 0,335 + 0,001 3,799E-04 + 7,04E-06

1,30E+05 + 0,10E+05 0,297 + 0,001 3,368E-04 + 6,27E-06

1,40E+05 + 0,10E+05 0,271 + 0,001 3,073E-04 + 5,74E-06

1,50E+05 + 0,10E+05 0,248 + 0,001 2,812E-04 + 5,27E-06

1,60E+05 + 0,10E+05 0,231 + 0,001 2,620E-04 + 4,93E-06

1,70E+05 + 0,10E+05 0,215 + 0,001 2,438E-04 + 4,6E-06

[(h^2)*(ΔA^2)] + [(A^2)*(Δh^2)] ΔV =

5/10/2018 INFORME ISOTERMICO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/informe-isotermico 4/4

INGENIERIA CIVIL

.

Para la determinación del número de moles seutiliza la ecuación de gas ideal:

 PV = nRT 

Despejando de la anterior ecuación n (número

de moles):

Para el cálculo del número de moles se elaboróla siguiente tabla:

TABLA No. 3

P (Pa) V (m3) PV RT n (mol)

1,00E+05 4,933E-04 4,933E+01 2,44E+03 2,025E-02

1,10E+05 4,309E-04 4,740E+01 2,44E+03 1,945E-02

1,20E+05 3,799E-04 4,559E+01 2,44E+03 1,871E-02

1,30E+05 3,368E-04 4,378E+01 2,44E+03 1,797E-02

1,40E+05 3,073E-04 4,302E+01 2,44E+03 1,766E-02

1,50E+05 2,812E-04 4,219E+01 2,44E+03 1,731E-02

1,60E+05 2,620E-04 4,191E+01 2,44E+03 1,720E-02

1,70E+05 2,438E-04 4,145E+01 2,44E+03 1,701E-02

n promedio 1,820E-02

R (J/mol*K)= 8,311472 T (K) = 293,15

El resultado del número de moles no fue exacto para los datos tomados, como debería de ser,  pues se está trabajando en un procesoisotérmico, en el que sólo estamos variando la

 presión y el volumen, por lo que el número demoles esperado en cada caso debería ser elmismo en todos. Por lo anterior se saco el

  promedio y su respectiva incertidumbre por medio del método de error cuadrático,obteniendo el siguiente resultado:

n = 1,820E-02 + 4,13E-04 mol 

BIBLIOGRAFÍA

- Sears, ZEMANSKY Volumen 1, 11ª Edición.- www.google.com

4

n = PV 

 RT