gases laboratorio

8/18/2019 Gases laboratorio

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INDICE:

Resumen 2Introducción 3Principios teóricos 4Procedimientos Experimentales 6Datos, cálculos resultados !Discusión de resultados ""

Conclusiones "2Recomendaciones "3#i$lio%ra&'a "4

(nexo ")

UNMSM | Ing. Metalúrgica 1


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RESUMEN

En este experimento se *erá el comportamiento de los %ases mediante 2 procesos elprimero se reali+ó la determinación de la compresión isot rmica del aire donde se tomó )lecturas de los *ol-menes a di&erentes presiones de los cuales o$tu*imos los si%uientes

resultados:

CONSTANTE K PROMEDIO

K promedio = 13448.28 mmHg×cm3

PRESIÓN TEÓRICA PROMEDIO

P promedio . 780.795 mmHg

PRESIÓN TOTAL EXPERIMENTAL PROMEDIO

P promedio . 781 mm/%

% ERROR = P teorico − Pexperimental

P teorico× 100 = ¿ . 01026"6

Estos datos de$en ser cercanos al teórico para o$tener un menor porcenta e de error losusamos para di$u ar las cur*as, de la cual se o$ser*a ue los puntos de la %rá&ica estándentro de la misma conclu endo ue no existe dato discordante al%uno pero si existierase tomar'a todos los puntos con excepción de ese dato discordante despu sanali+aremos el porcenta e de error menor al ) 1

En el experimento dos 5expansión adia$ática o$tu*imos la relación de capacidadescalor'&icas mediante la di&erencia de alturas1

γ promedio = 1 !"!#

% ERROR = " $ 77%En este experimento se cumplió con los o$ eti*os de esta práctica a ue o$tu*imosγ

promedio& K promedio , P promedio , con menores al ) compro$amos las le es de

expansión isot rmica expansión adia$ática1



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INTRODUCCIÓN

En este experimento trataremos so$re los %ases, en el cual *eremos al%unas le esimportantes como la le de #o le el cual lo compro$aremos por medio de la compresiónisot rmica del aire tam$i n *eremos la relación de Cp con el C* el cual se *erá con laexpansión adia$ática estos experimentos se reali+ara mediante la utili+ación de di*ersos

e uipos reacti*os como un tu$o en &orma de 7 mercurio respecti*amente1

8os %ases tienes un comportamiento aleatorio su mo*imiento no tiene un orden espec'&ico las &uer+as de atracción entre sus mol culas son tan pe ue9as, cada una de ellas se

mue*e en &orma li$re en esencia independiente de las otras1 8os %ases su etos acam$ios de presión temperatura se comportan en &orma más pre*isi$le ue los sólidos los l' uidos1 8as le es ue %o$iernan este comportamiento an desempe9ado unimportante papel en el desarrollo de la teor'a atómica de la materia de la teor'a cin ticamolecular de los %ases1

;uc os estudiosos nos an $rindado importantes conocimientos acerca de la estructurade los cuerpos %aseosos 5 ideales reales tal es el caso de #o le, C arles, alls, entre otros, los cuales explican las m-ltiples sin%ularidades de este estado,expresados en modelos matemáticos -tiles para el desarrollo del campo de la in%enier'a1

O'(ETI)OS

Compro$ar el *alor experimental con el teórico18a &ácil aplicación de este experimento en un la$oratorio1Con&irmar ue la relación de capacidades calor'&icas Cp?C* de un %as real en un

proceso adia$ático



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8os %ases nos ser*irán para determinar la le de #o le la relación de la

capacidad calor'&ica de al%unos %ases1

PRINCIPIOS TEORICOS

El si%uiente la$oratorio es re&erido a los %ases, @pero ue es un %asA Be denomina*+, al estadode a%re%ación de la materia ue no tiene &orma ni *olumen propio1 Bu principal composición sonmol culas no unidas, expandidas con poca &uer+a de atracción, aciendo ue no ten%an *olumen

&orma de&inida, pro*ocando ue este se expanda para ocupar todo el *olumen delrecipiente ue la contiene1

El %as es la &orma &luida de la materia se considera*+, ide+- o per&ecto a a uel uecumple las le es de %as ideal, tam$i n tenemos a los *+,e, re+-e, los cuales presentan&uer+as de atracción entre mol culas estas ocupan un *olumen si%ni&icati*o1

8a -e. de A/o*+dro es a uella en el ue las constantes son presión temperatura,siendo el =olumen directamente proporcional al N-mero de moles 5n , además tenemos

ue matemáticamente, la &órmula es:

8a -e. de C0+r-e, se da a una presión dada, el *olumen ocupado por un %as esdirectamente proporcional a su temperatura, además tenemos ue matemáticamente laexpresión de la &ormula será:

8a -e. de +.2L3,,+4 es dada en la presión del %as, ue se mantiene a *olumenconstante, es directamente proporcional a la temperatura:

8a -e. de 'o.-e se da a temperatura constante el *olumen de una masa de un %as ideal*aria in*ersamente proporcional con la presión ue soporta1


http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Molhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materia


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8a 4+p+4id+d 4+-or56i4+ es la cantidad de calor ue de$e suministrase a un sistema5cerrado para incrementar su temperatura o cam$iar su estado &'sico

7n sistema %aseoso a$sor$e calor en &unción a sucapacidad calor'&ica1 Bi el proceso es a presión

constante se denota Cp1 si el proceso es a *olumen constante se denota C*1

8a di63,i de *+,e, está dada por la le de . tra$a o reali+ado por el sistema: H . Pd*


Masa (m). Calor

=Capacidadcalorífca

(C) de un

= √M2 /el.1 /


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PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

EXPERIMENTO 1@ COMPRENSIÓN ISOT RMICA DEL AIRE

Nuestro primer experimento será: compresión isot rmica del aire

a El e uipo se compone de un tu$o en 7 cerrado en uno de sus extremos los $ra+os del tu$oestar %raduados para las mediciones1

$ Be inicia la prue$a a%re%ando mercurio al tu$o para &i ar un *olumen inicial de aireatrapado en otro $ra+o del tu$o medir la di&erencia de alturas de los ni*eles de mercurio5 " 1 (%re%ar %otas de mercurio medir el nue*o *olumen de aire la respecti*a di&erenciade alturas 5 2 puede ser medio cm1 más ue 5 "

c Calcular los *ol-menes de aire se%-n las %raduaciones en el tu$o1Para la presión total 5Pt ue soporta el %as en cada medición calcular:Pt . Pat1 J P

d Colectar datos de *olumen presión total allar los productos P= ue idealmente de$ende ser i%uales a una misma constante K1 en el experimento allar K promedio1

e


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DATOS& CALCULOS RESULTADOS

EXPERIMENTO 1@ COMPRENSIÓN ISOT RMICA DEL AIRE

DATOS@

• Gemperatura am$iente:26 C• /umedad relati*a: O0• Presión a$soluta: !)6 mm/%• Diámetro del tu$o: r . 01! cm• (ltura inicial: / 0. 4610 cm• Di&erencias de alturas:

Para el mercurio 5 Para el aire 5"."12 cm ".1)) cm2."1Q cm 2.1O) cm

3.214 cm 3."120 cm4.310 cm 4."160 cm).31Q cm )."1Q) cm

CBLCULOS@

)OLUMEN INICIAL DE AIRE ATRAPADO )"@

=0 . 5 rea S5(ltura. T 5diametro2?4 S5altura

.5T 5 0.72cm

2 / 4 ¿ ¿ S54610 cm . 17.70 cm3

)OL MENES DE AIRE EN CADA PASO@

=olumen n . 5*olumen inicial H 5*olumen reducido de aire por e&ecto del mercurio

.= 0M5T 5 diametrodeltubo2 / 4 ¿ ¿ S5 ( Δh n para el aire )

=olumen ". "!14Q cm 3=olumen 2. "!13! cm 3=olumen 3. "!124 cm 3=olumen 4. "!10O cm3

=olumen ). "61Q) cm 3

PRESIÓN TOTAL EXPERIMENTAL

PT

= Patm

+ Ph

Dónde:



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PT . presión total

Patm . presión atmos& rica

Ph . presión de$ida a las alturas

Patm = 756 mmHg

P t 1 . !)6 mm/% J 5"12 cm 5"0 mm/% ? cm . !6Omm/%

P t 2 . !)6 mm/% J "1Q cm 5"0 mm/% ? cm . !!)mm/%

P t 3 . !)6 mm/% J 5214 cm 5"0 mm/% ? cm . !O0mm/%

P t 4 . !)6 mm/% J 5310 cm 5"0 mm/% ? cm . !O6mm/%

P t 5 . !)6 mm/% J 531Q cm 5"0 mm/% ? cm . !Q)mm/%

ALLANDO K PROMEDIO@ FK=PG)H

K n.5presión total n S5*olumen n

K "."3432132mm/%1cm3K 2."146"1!) mm/%1cm3K 3."344!120 mm/%1cm3K 4."34241OOmm/%1cm3K ) ."34!)12) mm/%1cm3

K promedio."344O12O

CALCULO DE LA PRESIÓN TEÓRICA@

Presión teórica n. 5K promedio?*olumenn

Presión teórica ". !6O1Q"2)2mm/%Presión teórica 2. !!41224)3mm/%Presión teórica 3. !O010626)mm/%Presión teórica 4. !O!13!002mm/%Presión teórica ). !Q3140OO)mm/%

Presión teórica promedio.!O01!Q)!" mm/%

RESULTADOS@

PRESIÓNISOT RMIC)OLUMEN

PRESIÓNEXPERIMENTALFmm *H

KFmm * 4m H

PRESIONTEORICA



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F 4m H Fmm2 *H17 !J 7 8 1 ! $ $ 7 8 J1$#$17 7 77# 1 ! 1 7# 77! $$!#17 $! 78" 1 !!7 $" 78" " $ #17 "8 78 1 !$! 88 787 7""$1 J# 7J# 1 !7# $# 7J !"88#

)OLUMENPROMEDIOF 4m H

PRESIÓNEXPERIMENTALPROMEDIOFmm *H

K PROMEDIOFmm2 * 4m H

PRESIONTEORICAPROMEDIOFmm2 *H

17 $ 781 1 !!8 $8 78" 7J#71

% ERROR . D(GU GEURICU H D(GU ELPERI;ENG(8 V "00

D(GU GEURICU

% ERROR . !O01!Q)!"mm/% H !O"mm/% V "00 . M01026"64334

!O01!Q)!" mmM/%

EXPERIMENTO $@ EXPANSIÓN ADIA'BTICA@

DATOS@

• Gemperatura am$iente:26 C• /umedad relati*a: O0• Presión a$soluta: !)6 mm/%

W X".!1! cm W X".21" cmW X2."2 cm W X2.316 cmW X3.""1O cm W X3.314 cmW X4.""13 cm W X4.314 cmW X)."31! cm W X).31O cm

C;-43-o,

C+-43-o de -+ re-+4i Cp C/ p+r+ e- +ire

Si ,+:emo, 3e -+ 4ompo,i4i de- +ire@

M+,+ de re6ere 4i+ = 1"" mo-e,@

78% de N$ = 78 mo-e, de N $

$"% de O $ = $" mo-e, de O $



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1% de Ar = 1 mo- de Ar

1% de CO$ = 1 mo- de CO$

Te emo, 3e@

6m N$ = " 78 6m O$ = " $"

6m Ar= " "1

6m CO$ = " "1

Cp N$ = J!4+- mo-2 K C/ N$ = ! J# 4+- mo-2 KCp O$ = 7 "# 4+- mo-2 K C/ O$= # "# 4+- mo-2 KCp Ar= # "" 4+- mo-2 K C/ Ar= "" 4+- mo-2 KCp CO$ = J "" 4+- mo-2 K C/ CO$= 7 "" 4+- mo-2 K

E, +,5 3e e- Cp promedio de- +ire@F J! F" 78H>7 "# F" $H> # "" F" "1H> J "" F" "1HH 4+- mo-2 K = J $ 4+- mo-2 K

e- C/ promedio de- +ire@

F! J# F" 78H># "# F" $H> "" F" "1H> 7 "" F" "1HH 4+- mo-2 K =! J714+- mo-2 K

Por -o


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C P

C V =

h1

h 1 − h 2

h1 F4mH h2 (cm) h1 − h2 (cm) Cp/Cv=h 1 /(h 1-h 2 )

!1! 21" )16 "13!)0"210 316 O14 "142O6""1O 314 O14 "140!O""13 314 !1Q "14304"31! 31O Q1Q "13O3O

Cp/Cv promedio = 1 !"!#

% ERROR = 1 !""7 H1 !"!# 1"" = " $ 77%

1 !""7

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En este experimento emos o$tenido ue la constante K promedio = 13448.28 mmHg×cm3

una P promedio = 780.7957 mmHg teórica ue comparado con la P promedio = 781

mm * experimental nos da un porcenta e de 010026"6%&este porcenta e es menor al )

podemos decir ue tenemos datos con&ia$les anali+ando las %rá&icas reali+ada con

estos datos se puede o$ser*ar ue todos los puntos están contenidos en las cur*as, lo

ue nos lle*a a la interpretación ue no existen datos discordantes para eliminar, es decir

la totalidad de los resultados se pueden considerar como con&ia$les1



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De otra parte los resultados o$tenidos en la expansión adia$ática nos dio ue γ promedio

= 1 !""7 experimental comparado conel γ promedio = 1 !"!# teórico l de error es

de " $ 77%&ue es menor al ) tam$i n podemos decir ue son *alores con&ia$les1

8os experimentos tienen un poco de des*iación esto se de$e a la discordancia de los

datos de la altura 2 a di*ersos errores, tanto sistemáticos como aleatorios entre ellos los

errores personales, instrumentales etc1

CONCLUSIONES

8a determinación de una ma or precisión de$emos tener cuidado a la ora de

tomar los datos, de$emos tra$a ar en lu%ares donde los instrumentos

permane+can &i os1

Por otro lado el %as en este caso el aire al ir disminu endo su *olumen aumenta su

presión1



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Para un %as la presión es la misma en todos los puntos1

8os %ases se expanden li$remente asta llenar el recipiente ue los contiene,

toman la &orma de estos recipientes1

Para ue se cumpla el proceso adia$ático el calor ue cede o a$sor$e de$e ser

nulo, otra &orma tam$i n seria cuando a reacciones espontaneas, a %ran

*elocidad1

RECOMENDACIONES

Para ue nuestro experimento sal%a $ien con ma or precisión de$emos poner

una o a cuadriculada atrás del tu$o para poder medir con ma or &acilidad1

( la ora de manipular el mercurio tener cuidado a la ora de ec ar no estar

u%ando, tam$i n acerlo rápidamente a ue el mercurio es peli%roso1



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Be%uir los procedimientos de la %u'a para e*itar ue el porcenta e de error sea

ele*ado

El e uipo a tra$a ar de$e estar en per&ectas condiciones, de$e estar armado

adecuadamente para ello antes de usar de$e tener la super*isión del pro&esor1

7sar mandil de tra$a o para e*itar posi$les accidentes1

'I'LIO RA A

;anual de la$oratorio de &isico u'mica del In%1 Bosimo Yernánde+ttp:?? 21ua 1es?ede esus?resumenes?


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765 770 775 780 785 790 795 80016.616.716.816.9

1717.117.217.317.417.517.6

!"ES#$%

&' ME%


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G.26ZC

16.9 17 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.613390

13400

13410

13420

13430

13440

13450

1346013470

13480

&' ME%

!* =+


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