PROCESO ISOTÉRMICO
Arantxa Cepeda Lestrade, Diego Saldaña Ulloa
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Plan de presentación
Objetivo Hipótesis Marco teórico Proceso experimental Datos experimentales Aplicaciones Conclusiones Bibliografía
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Objetivo
Determinar el trabajo realizado por un émbolo al desplazarse hacia abajo por la fuerza de una masa con una aceleración constante, además de estar bajo las condiciones de una isoterma.
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Hipótesis
Cuando el volumen aumenta, la presión va disminuyendo de forma logarítmica. Esto pasa cuando la temperatura es constante, es decir, es un proceso isotérmico.
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Marco Teórico Trabajo Realizado por un gas ideal
Suponemos un caso en el que tengamos un gas dentro de un cilindro que realice un trabajo para levantar un pistón.
Si se eleva la temperatura el gas se expandirá y levantara el pistón.
La fuerza que actúa empujando el pistón es la presión dada por
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Podemos escribir el trabajo como:
En esta integral dx representa el desplazamiento del pistón, entonces sabiendo que:
Tenemos:
(1)
(1.1)
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Si el gas se expande y contrae a temperatura constante la presión y el volumen están dadas por la ecuación del gas ideal de modo que
Para determinar el trabajo usaremos la ecuación 1.1 y tendremos en cuenta que:
(2)
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Por lo tanto:
Ya que la temperatura es constante:
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Proceso Isotérmico
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Proceso experimental
Determinar el trabajo que realiza un émbolo cuando este se desplaza por medio de una masa, con volúmenes iniciales diferentes.
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Datos experimentales tubo presion volumen presion volumen presion vlumen
grande 80.1 1 58.6 1 58 1
44 2 55 2 46.4 2
36.3 3 36.6 3 37.4 3
31.5 4 31.2 4 31.7 4
26.9 5 27.3 5 27.4 5
23.9 6 23.9 6 24.6 6
21.2 7 21.5 7 21.5 7
19.2 8 19.5 8 19.5 8
17.6 9 17.6 9 17.8 9
16.1 10 16.1 10 16.2 10
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Gráfica
Trabajo: 5.2 Joules Comprobación: 4.8 Joules
2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
Vo lumen
Pres ión
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Tubo mediano presion volumen presion volumen presion volumen
79.6 1 84.6 1 85 0
40 2 43.9 2 43 1
27.3 3 28.3 3 30.3 2
20 4 21.5 4 22.1 3
16.1 5 17.1 5 17 4
13.2 6 14.3 6 14.2 5
11.2 7 12.3 7 12.2 6
9.8 8 10.4 8 10.7 7
8.6 9 9.2 9 9.3 8
7.6 10 9.3 10 8.3 9
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Gráfica
Trabajo: 1.185 Joules Comprobacion: 1.148 Joules
2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
70 000
80 000
Pres ión
Vo lumen
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Tubo pequeño tubo presion volumenbebé 78.8 0 64.5 0.2 55.1 0.4 45.3 0.6 41 0.8 36.5 1 31.3 1.2 28.7 1.4 26 1.6 23.9 1.8 22 2 21 2.2 19.5 2.4 18.1 2.6 17.1 2.8 16.1 3 15.3 3.2 14.6 3.4
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Gráfica
Trabajo: .11 J Comprobación: .18 J
2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
Pres ión
Vo lumen
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Aplicaciones en la vida real Cuando un poco de agua es metida al
congelador, esta se mantiene a una temperatura constante durante todo su cambio de fase (líquido-sólido) sin embargo, las propiedades de éste mismo elemento van cambiando y el volumen inicial del agua es diferente al volumen final ya siendo ésta un hielo.
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Conclusiones
Se pudo comprobar la hipótesis y lograr el objetivo a atreves de este procedimiento experimental. Cuando una isoterma se cumple, entonces el volumen aumenta y la presión disminuye. Por otro lado, se entendió de mejor forma la parte teórica de este tema en específico de la termodinámica y se encontraros algunas aplicaciones en la vida real.
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Bibliografía
Young, H. Freedman, R., “Física Universitaria” Pearson, pp. 610. 2009
Resnick, R. Fisica volumen 1. Patria, pp. 499. 2010
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