LAB 6. Termodinamica. Relacion Presion vs Temperatura Ley de Gay-Lussac 2016-1

8/16/2019 LAB 6. Termodinamica. Relacion Presion vs Temperatura Ley de Gay-Lussac 2016-1

1/4

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTEFACULTAD DE CIENCIAS BÁSICASDEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA II

2015-3

Práctica: Relación Presión vs. Temperatura (Ley de Gay-Lussac) Profesores: Alexander Osorio y Mónica M. RicoRevisada por Giovanni Medina Vargas 2015

Relación Presión vs. Temperatura

(Ley de Gay-Lussac)

Objetivo

• Estudiar el comportamiento de la presión de un volumen constante de gas a medida que cambia su temperatura.• Determinar el cero absoluto de temperatura.

Fundamentación

La termodinámica es el estudio de las transformaciones de energía en las que intervienen: el calor, el trabajomecánico y otros aspectos de la energía, así como la relación entre estas transformaciones y las propiedades de lamateria. La termodinámica es una parte fundamental e indispensable de: la física, la química y las ciencias biológicas,y sus aplicaciones las vemos en: motores de autos, refrigeradores, procesos bioquímicos y la estructura de lasestrellas.

!ntroduciremos el estudio de las propiedades t"rmicas de la materia en uno de sus estados, el gaseoso. # bajasdensidades $y por consiguiente, a bajas presiones%, los gases reales satisfacen la ecuación de estado de los gasesideales.

Las relaciones que encierra esta ecuación de estado fueron corroboradas e&perimentalmente por 'obert (oyle $ )*+)- %, acques /0arles $ +1) 2*3% y 4ay Lussac $ ++2 256%.

En esta práctica estableceremos la relación entre la presión de un gas y su temperatura si su volumen permanececonstante. 7tili8aremos esta relación para determinar el valor del cero absoluto, el límite inferior de temperaturas.

Preinforme

9ara la reali8ación de esta práctica es imprescindible que tenga un conocimiento básico sobre algunos aspectos. Elinstructor evaluará este conocimiento solicitando un pre informe $individual o grupal% o a trav"s de una prueba cortaantes de iniciar la sesión de laboratorio.

. ;u" relación e&iste entre la escala /elsius y la /%era 1.26 x 61 9a, y en el punto de ebullición normal del agua $ 66 >/%, ).56 x 61 9a. ?uponiendo que la presión

varía linealmente con la temperatura, use estos datos para calcular la temperatura /elsius en la que la presión delgas sería cero $es decir, obtenga la temperatura /elsius del cero absoluto%.

1. 9odría usar el sistema indicado en la práctica de laboratorio como termómetro de gas de volumen constante= 9orqu"=

1 Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria con Física Moderna ,volumen 2. Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005.


2/4


2015-3


Equipo Requerido

• !nterfa8 ScienceWorkshop • ?ensor de presión $absoluta%• #gitador con control de temperatura • ?ensor de temperatura $acero ino&idable%• @agneto grande $recubierto de teflón% • * nueces pequeAas• Erlenmeyer *5 mL con tapón de cauc0o

taladrado• * pin8as

• Bielo • ?al de cocina• (eaCer 666 mL • #gua $266 mL%• ?oporte universal

Procedimiento

Parte I. Configuración de la interfaz y el sensor

. /onecte la interfa8 ScienceWorkshop al computador y enci"ndala.

*. /onecte los sensores de temperatura $acero ino&idable% y presión $absoluta% a sendos canales analógicos de lainterfa8.

3. Ejecute el programa Capstone .

1. !nstale los sensores, seleccionando en ambos una velocidad de muestreo de 6 B8.5. #brir la opción Tabla y Gráfico, escoger Modo Continuo $9estaAa inferior i8quierda % y luego Mantener Modo.

En la primera columna dar clic en Seleccionar Medición y luego escoger la variable Temperatura . En la segundacolumna seleccione la variable Presión .

). 9ara visuali8ar gráficamente las medidas, seleccione en el eje vertical Presión y en el eje 0ori8ontal Temperatura .

+. Baga doble clic sobre la opción Indicador digital y seleccione la variable Temperatura .

2. rganice las ventanas para que pueda observar la medida digital y la gráfica simultáneamente.

-. 9ara comen8ar la toma de datos, oprima el botón ista pre!ia .

6. 9ara registrar cada valor de temperatura y presión, 0aga clic en Mantener Muestray automáticamente el programaregistrará el valor correspondiente de presión y temperatura .

. 9ara terminar el proceso de toma de datos, presione el botón "etener .

Parte II. Configuración del equipo

. 9resione firmemente el tapón en el erlenmeyer.

*. ierta en el beaCer 266 mL de agua.

3. Deposite con suavidad el magneto en el interior del beaCer.

1. 'ealice el montaje de la figura a e introdu8ca el erlenmeyer en el beaCer a la mayor profundidad posible. #segFresede que el erlenmeyer quede apro&imadamente en el centro del beaCer $figura b%. #gregue abundante 0ielo y riegue


3/4


2015-3


bastante sal sobre el mismo . El e&tremo del sensor de temperatura debe estar ubicado más o menos a la mitad de laaltura del erlenmeyer.

Figura 1a. Figura 1b.

Parte III. Registro de datos

. erifique la temperatura de la me8cla y asegFrese que "sta alcance su menor valor.

*. 9onga a funcionar el agitador con una velocidad que permita el movimiento suave de toda la masa de agua $se sugiere elnivel 3%.

3. #ctive el calentador a una rata que permita una elevación moderada de la temperatura $se recomienda usar los niveles 1 y 5%.

1. !nicie la toma de datos tomando como primer valor el más bajo que se 0aya alcan8ado luego de agregar la sal.

La medida se registra presionando el botón Mantener Muestra .5. /ontinFe el registro de datos cada * G/ 0asta alcan8ar -6 G/ $consulte el valor límite con su instructor%.

). Detenga el registro de medidas.

+. #pague el calentador y el sistema de agitación. Deje enfriar el agua antes de desmontar el sistema $ Importante :el erlenmeyer y el beaCer no pueden someterse a cambios bruscos de temperatura%.

Análisis

Emplee los siguientes puntos como una guía para desarrollar su análisis de resultados, apoyándose en las gráficas yen sus observaciones durante las mediciones reali8adas.

. ;u" relación debería e&istir entre la presión y la temperatura= ?e cumple e&perimentalmente esta relación= ustifique lassemejan8as o discrepancias encontradas.

*. 'ealice el ajuste de la gráfica de acuerdo con el modelo previsto y el comportamiento observado de los datos. 'eportelos parámetros de dic0o ajuste con sus incertidumbres absoluta y relativa.

3. 'eporte, segFn sus resultados, la temperatura del cero absoluto, su incertidumbre absoluta y relativa $utilice lase&presiones obtenidas en el preinforme%

1. /ompare el valor obtenido de la temperatura del cero absoluto con el valor aceptado como estándar.


4/4


2015-3


Bibliografía

Hrancis I. ?ears, @arC I. JemansCy, Bug0 D. Koung, 'oger #. Hreedman. #$sica %ni!ersitaria con #$sica Moderna , volumen *.7nd"cima edición, 9earson Educación, @"&ico, *665 .

9#?/ ?cientific. &cti!ity P'() Pressure !s Temperature *Pressure Sensor+ Temperature Sensor,.P17 P vs T.doc

9aul #. ipler, 4ene @osca. #$sica para la Ciencia y la Tecnolog$a , volumen *. 'evert", (arcelona, *665.

LAB 6. Termodinamica. Relacion Presion vs Temperatura Ley de Gay-Lussac 2016-1

Documents

Transcript of LAB 6. Termodinamica. Relacion Presion vs Temperatura Ley de Gay-Lussac 2016-1