Proceso Isocorico - Laboratorio PDF

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LABORATORIO 2 GASES IDEALES (PROCESO ISOCORICO) OBJETIVO: Analizar y comprender la ley de Gay-Lussac que rige los procesos termodinámicos para gases ideales. FUNDAMENTO TEORICO: Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como: Z=PΔV; donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema). (Juan Carlos, 2013) Aplicando la primera ley de la termodinámica, podemos deducir que Q, el cambio de la energía interna del sistema es: Q=ΔU, para un proceso isocórico; es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su energía interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura, Q=nCVΔT, donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

( )( ) P1V 1 P2 V 2 = T 1 n1 T 2 n2

P1 n=constante V =constante

T1

=

P2 T2

La presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, cuando el volumen permanece constante.

En un diagrama P-V, un proceso isocórico aparece como una línea vertical. Desde el punto de vista de la termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada alguna ligadura entre

ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre sí. De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hasta otras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema.(Trino Suarez, 2005) MATERIALES:    

Manómetro Agua Baño térmico Medidor de presión de vapor

PROCEDIMIENTO: 1. De principio se llenó de agua el baño térmico, graduando a una temperatura inicial. 2. Posteriormente se hizo introducir aire al aparato de medidor de presión para gasolina, seguidamente se cerró el aparato con el manómetro. 3. Seguidamente se introdujo el aparato con el manómetro en el baño térmico con dicha temperatura y así se midió la presión. 4. Y con forme iba subiendo la temperatura, también la presión subía e iba en proporción con la temperatura. CALCULOS: TEMPERATURA ( ℃ ) 35 44.3 51.5 58.9 64 71.6 80.2

TEMPERATURA ( K ) 308.15 317.45 324.65 332.05 337.15 344.75 353.35

PRESION (MANOMETRO) 0 1.4 2.9 4.45 5.5 7 8.75

CONVERSION DE (PSI) A (ATM): 2

PSI →lb / pulg

OJO : 1 atm →14.7 lb / pulg

2

( 14.71 atmPSI ) =0.0952380952 atm 1 atm =2.9 PSI ( =0.1972789116 atm 14.7 PSI )



Pmanometro =1.4 PSI



Pmanometro

PRESION (ABSOLUTA) 0.64 0.7352380952 0.8372789116 0.9393197279 1.0141496599 1.1161904762 1.2182312925

( 14.71 atmPSI )=0.2993197279 atm 1 atm =5.5 PSI ( =0.3741496599 atm 14.7 PSI ) 1atm =7 PSI ( =0.4761904762 atm 14.7 PSI) 1 atm =8.75 PSI ( =0.5782312925 atm 14.7 PSI )



Pmanometro =4.45 PSI



Pmanometro



Pmanometro



Pmanometro

PRESION ABSOLUTA: |¿|=P

manometro

+Patm

P¿       

|¿|=0+0.64=0.64 atm

P¿

|¿|=0.0952380952+0.64=0.7352380952 atm

P¿

|¿|=0.1972789116 + 0.64 =0.8372789116 atm

P¿

|¿|=0.2993197279+0.64=0.9393197279 atm

P¿

|¿|=0.3741496599+0.64=1.0141496599 atm

P¿

|¿|=0.4761904762+0.64=1.1161904762 atm

P¿

|¿|=0.5782312925+0.64=1.2182312925atm

P¿

CONVERSION DE LA TEMPERATURA DE CELSIUS A KELVIN:       

T ( K ) =35℃ +273.15=308.15 K T ( K ) =44.3 ℃+273.15=317.45 K T ( K ) =51.5℃+ 273.15=324.65 K T ( K ) =58.9℃+ 273.15=332.05 K T ( K ) =64 ℃+273.15 =337.15 K T ( K ) =71.6℃ +273.15=344.75 K T ( K ) =80.2℃+ 273.15=353.35 K

PRESION VS TEMPERATURA 1.4

PRESION(atm)

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 300

310

320

330 TEMPERATURA (K)

ECUACION: y=mx + b P=Tk

340

350

360

PRESION VS VOLUMEN 1.4

PRESION(ATM)

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

VOLUMEN(L)

CALCULANDO k:  

P=0.92862974 atm T =331.078571 K

P=Tk

k=

P T

k=

0.92862974 atm 331.078571 K

k =0.00280486 atm / K

INTERPRETACION:  Se puede concluir que la temperatura es directamente proporcional a la presión al que está expuesto un gas, es decir a mayor temperatura tubo una mayor presión y viceversa. Esta afirmación se puede resumir en la ley de Gay-Lussac.  En este proceso se ve claramente que su volumen no varía, haciendo que solo la presión y temperatura varíen. Tener en cuenta que el aire es un gas denso a diferencia de un gas noble que es menos denso que el aire y eso influye en la variación de presión y temperatura.  Este proceso es isométrico, por tanto, el calor se invierte en aumentar la energía interna del gas. Cabe esperar que aumente la presión, y es ahí donde radica el

1

peligro. Podemos determinar el número de moléculas a partir de la ley de los gases ideales. Si combinamos esto con el cambio de temperatura, podemos calcular la trasferencia de calor, porque conocemos el calor especifico.  Haciendo una comparación con una práctica experimental sacada de una página web y con la de nuestro laboratorio los datos son muy diferentes. En nuestro caso la temperatura inicial era de 37 ℃ y subía lentamente a diferencia del otro era de 23 ℃ , la temperatura y subía con facilidad al igual que la presión, en conclusión influye mucho la temperatura ambiente del lugar en el que nos encontremos. CONCLUSION: 

Se pudo analizar y comprender la ley de Gay-Lussac que rige el proceso termodinámico para gases ideales mediante la práctica experimental.

BIBLIOGRAFIAS:  WALTER John Moore. Fisicoquímica básica. Editorial Prentice Hall. México. 1986.  M.J. Moran, H.N. Shapiro. Reverte, (2004). Fundamentos de termodinámica técnica. p.133  Antonio Torregrosa Huguet, José Galindo Lucas, Héctor Climent Puchades (2001) Ingeniería térmica: fundamentos de termodinámica. Ed. Univ. Politéc. Valencia, p.50...