PRÁ Ctica N°5 Leyes DE LOS Gases PDF

Preview

Summary

Download PRÁ Ctica N°5 Leyes DE LOS Gases PDF

Description

Recomendaciones Sobre La Práctica

Lea cuidadosamente la práctica y la teoría en la que se basa antes de llegar a elaborarla en el laboratorio.

En todo momento acate las normas de bioseguridad y seguridad dentro del laboratorio, pregunte antes de realizar cualquier procedimiento y tenga en cuenta las recomendaciones.

Tenga especial cuidado con el mechero y los objetos calientes use siempre toallas del dispensador y pinzas para tomar los objetos, evite quemarse.

Se debe ingresar con bata al laboratorio y las personas con el cabello largo deben ingresar con el recogido. Siempre siga recomendaciones e instrucciones.

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

2

Practica No 5 Ideales.

Ley de Boyle, Ley de Charles Ecuación de Estado de los Gases

Competencias. Identifica las variables fundamentales de los gases ideales volumen presión y temperatura. Proporciona un sistema aislado de control para el estudio de los gases ideales. Cuantifica los fenómenos naturales que se presentan en el sistema ideales.

en condiciones

Palabras claves. Presión Temperatura, Volumen Densidad, Masa, Tiempo, Peso Específico, Gravedad Especifica, Viscosidad, termodinámica, calor, energía.

Marco Teórico La materia se encuentra bajo condiciones estables en tres estados básicos sólido, líquido y gaseoso pero en estos diferentes estados se manifiesta y comporta físicamente de acuerdo a cada uno de ellos. En el caso de los gases ideales se estableció que un gas confiando en un sistema aislado al ser sometido a una presión su volumen variaba inversa mente proporcional esta característica es conocida como la Ley de Boyle obedece esta propiedad a la disminución entre los enlaces intermoleculares que componen el gas que a pesar de ser caótica se comporta como un solo sistema de partículas y proporciona esta cualidad. De igual forma si un gas es sometido a un aumento de la temperatura este tiende a expandirse debido a que esas mismas moléculas rompen sus enlaces y tratan de alejarse entre sí. A su vez cundo la presión es constante la temperatura y el volumen varían directamente tal como lo establece la Ley De Charles así la presión del gas permanece constante y el sistema cambia de un estado inicial a un estado final. Ecuaciones determinísticas de los procesos térmicos en los gases ideales. Temperatura: Se define como la sensación de calor o frio que experimenta una sustancia al ser comparada con otra. Esta relación es relativa a los cuerpos o sistemas que se comparan. Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

3

Presión: Se define como la relación que existe entre una fuerza ejercida sobre una superficie 𝑃=

𝐹 𝐴

Donde P es la presión, F es la fuerza ejercida sobre la superficie, A es el área de la sección transversal sobre la cual se ejerce la fuerza Ley de Boyle Si a un gas herméticamente confinado en un sistema aislado se le somete a una a una presión capaz de disminuir su volumen la presión varia inversamente proporcional con el volumen: 𝑃𝑉 = 𝐾 P es la presión del gas, V es el volumen del gas. K es una constante de proporcionalidad. Ley de Charles Si a un gas en un sistema aislado se le somete a un cambio de temperatura esta varía directamente proporcional con el volumen del gas confinado. 𝑉 =𝐾 𝑇 V es el volumen del gas, T es el valor de la temperatura absoluta, K es una constante de proporcionalidad. Ecuación de los Gases Ideales Es una ecuación que cuantifica en un modelo de condiciones bastante estables las variables más relevantes en el estudio de la termodinámica y a su vez tiene en cuenta el número de moles presentes en el gas. 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇

Donde P es la presión del gas, V es el volumen del gas, n es el número de moles presentes en el gas, R es la constante de gases ideales y T es la temperatura absoluta del gas.

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

4

Equipos y materiales Balanza de precisión a entre 0 a 5000g a un 1g. Vaso de precipitado. Calibrador o vernier. Objetos solidos regulares. Soporte universal. Cronometro de precisión. (Se puede usar el cronometro del celular) Termómetro. Cubeta con mezcla de agua y hielo. Pinzas. Nuez. Mechero. Matraz de 250 ml. Tapón de goma, horadado. Probeta. Placa de serum. Trípode. Hielo. Agua.

Instrumentos que deben traer los estudiantes para esta práctica. Jeringa de 50 ml o (50cm3 ). Deben ser traídas por los estudiantes y desechada después de la Práctica una por grupo. Cinta de enmascarar. Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

5

Globo de goma. Un computador portátil por grupo. 3 objetos de masas parecidas preferiblemente entre 500 a 1500 gr pueden ser libros de forma regular vea la imagen de la práctica. Calculadora científica. Protocolo uno 1.

Seleccione los tres objetos de masa regular que usted llevó al laboratorio.

2.

Mida en la balanza la masa de cada uno de los objetos y también la sección interior de la jeringa con el calibrador de precisión, calcule el área de la sección transversal y téngalo en cuenta para el cálculo de la presión sobre el émbolo más adelante.

3.

Introduzca dentro de la jeringa 50 ml de aire y cierre el orificio de entrada lo más herméticamente posible de tal manera que evite el escape del aire incluido de alguna forma usando cinta de enmascarar y el tapón.

4.

Coloque la jeringa de 50 ml en el soporte universal y sujétela con la nuez.

5.

Tome uno de los objetos al que le midió la masa y colóquelo sobre el embolo de la jeringa registre la masa y el volumen desplazado luego coloque el segundo objeto y haga lo mismo hasta hacerlo con el tercero sin retirar ninguno del dispositivo.

6.

Registre toda la información en la siguiente tabla:

Objeto

Masa (Kg)

Masa acumulada (Kg)

g (m/s2)

peso (N)

Ø (mm)

Area (m2)

1

0

9,77

0

0

1y2

0

9,77

0

0

1 ,2 y 3

0

9,77

0

0

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

volumen (cm3)

presión (Pa)

PV (Pa*Cm3)

6

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

7

Protocolo dos 1.

Instale el matraz en el trípode con el globo de goma tapándole la boca.

2.

Coloque el matraz en el trípode.

3.

Encienda el mechero a llama moderada y colóquelo debajo del trípode.

Describa brevemente lo que observa ¿Que ocurre con el aire incluido en el matraz? Presente una breve disertación respecto al fenómeno que observa argumentando con justificaciones físicas acerca de lo que termodinámica cree usted que sucedió. Montaje

_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

8

Protocolo tres 1.

Haga un montaje colocando el vaso de precipitado de sobre la placa de serum y el trípode.

2.

Mida 100 ml de agua y colóquela en el vaso de precipitado.

3.

Mida la capacidad completa del matraz para esto llénelo de agua hasta el tope y vierta esta agua en la probeta tome la lectura y consérvela para los cálculos.

4.

Vacié el matraz completamente séquelo con una toalla tápelo con el tapón horadado e introdúzcalo cuidadosamente entre el vaso de precipitado.

5.

Espere hasta que el agua alcance el punto de ebullición mida con el termómetro la temperatura y regístrela.

6.

Disminuya el fuego del mechero coloque un dedo sobre el orificio del tapón y con las pinzas sujete el matraz fuertemente para evitar accidentes, llévelo rápidamente a la cubeta con agua y hielo sumergiendo primero la boca del matraz y luego todo el cuerpo una vez esté totalmente cubierto por la mezcla de agua y hielo retire el dedo del orificio y permita que el agua entre dentro del matraz.

7.

Tome 4 minutos de tiempo, mida la temperatura del agua y hielo nuevamente registre este valor.

8.

Tome el matraz y mida el agua que se introdujo en el usando la probeta registre esta medida.

9.

Calcule la diferencia de volumen entre el medido en 3. Y el de ahora medido en 8, registre este valor.

Montaje

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

9

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

10

Análisis de Resultados Protocolo uno 1. Trace un diagrama de dispersión en una hoja de Excel donde compara la presión (P) en Pa en el eje vertical con el volumen V en cm3 en el eje horizontal ¿Qué forma tiene? Describa lo observado. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 2. ¿Qué relación tiene la presión y el volumen del gas en la compresión isotérmica observada? _________________________________________________________________________ 3.

¿Qué variable permaneció igual durante el experimento?____________________

4.

¿Los resultados satisfacen la ley de Boyle?_________________________________

Conclusiones _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Aplicación de la Ley de Boyle Es un proceso termodinámico que interviene ampliamente en la fisiología del será humano especialmente en condiciones de inmersión en el mar produciéndose fenómenos de presión alveolar.

Pregunta Investigativa. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

11

Protocolo tres Análisis de resultados. 1. Con los valores obtenidos y registrados en la tabla suministre los mismos datos en la tabla de Excel y trace l una gráfica de dispersión, volumen en el eje “y” temperatura en el eje “x”, compare y prediga la tendencia, resuelva la ecuación obtenida en la hoja de cálculo al igualar a cero el volumen es decir el eje “y”. Lectura Temperatura ⁰C Volumen cm3 1 2 _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2.

¿Cuál fue la relación entre el volumen del gas y la temperatura?

________________________________________________________________________ 3.

¿Satisfacen los resultados obtenidos la Ley De Charles y Gay Lussac?

________________________________________________________________________ 4.

¿Cuál fue la presión durante la experimentación?__________________________

Conclusiones _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Aplicaciones de la Ley de Charles y Gay Lussac. Básicamente interviene en procesos fisiológicos donde especialmente el sistema respiratorio donde la constante contracción y expansión de los pulmones y el aumento de frecuencia cardiaca provocan minúsculos cambios en la temperatura si el individuo está sometido a una presión relativamente igual dentro del sistema. Así cuando el continuo Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]

12

engranaje del cuerpo pasa de un sistema estable al caminar y empieza a trotar o a ejercitarse estos procesos se producen en los sistemas la temperatura sufre un cambio que se manifiesta con el aumento en la sensación de calor, la expulsión y evaporación de agua a la vez que se eliminan carbohidratos liberando energía en todas partes el corazón y los pulmones se aceleran y los procesos termodinámicos suceden con mayor frecuencia. Pregunta Investigativa _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Evaluación Una vez realizada la práctica se realizará un quiz sobre los temas que hacen parte de este laboratorio. Referencias Bechara Cabrera Beatriz (2011) Física 10. Bogotá Editorial Santillana. Raymond A. Serway and Chris Vuille College Physics Ninth Edition 2012. Kane y Sternheim (2007). Fisica 2a ed. Barcelona Revert é. Wilson Buffa, Fisica (2006) 6a ed. Pearson. Lectura Recomendada Wilson Buffa, Lou 12.2 Termodinámica en el cuerpo humano página 420.

Ingeniero Edgar Andrés Angulo Bernal [email protected]...