Informe De Laboratorio De Fisica II Curso De Fisica Experimental

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNO”

Informe 04: Ley de Boyle-Presion y Volumen

Docente: Lenin Suca

Presentado por: Alexander David Flores Iberos

Código: 140749

Grupo: 224

Ley de Boyle

I.- OBJETIVOS:

Comprobar experimentalmente la ley de Boyle – Mariote, hallando la relación que existe entre la presión y volumen de un gas (aire) a una temperatura constante, y determinar experimentalmente la presión atmosférica en la ciudad de puno.

II.- MARCO TEORICO

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en el interior de un recipiente esta relacionada con el volumen del gas. En otras palabras, si cambia de volumen, cambia la presión. Para una cantidad determinada de gas a una temperatura determinada, la presión del gas es inversamente proporcional al volumen. Una forma de verificar esto es dibujar la grafica de la inversa del volumen del gas frente ala presión del gas.

P_1 V_1=P_2 V_2=C (1)

V=C(1/P) (2)

III.- EQUIPOS

Jeringuilla (con sensor)

Tubos (con sensor)

Conector de ajuste rápido

Sensor de presión absoluta y temperatura

Software DataStudio

USB link

IV.- PARTE EXPERIMENTAL

4.1.- ESQUEMA DEL EXPERIMENTO

Ajuste el volumen de aire en la jeringuilla a 20ml (Nota: para fijar la posición inicial del piston desconecte el conector del sensor, mueva el piston a ala primera posición(20 ml) y vuelva a conectar el conector del sensor)

4.2.- DATOS EXPERIMENTALES

Datos del tubo que conecta la jeringuilla con el sensor de presión, registremos los siguientes datos en al tabla 1.

Datos del tubo

Longitud

Diámetro

Volumen 60ml

Calculamos la presión atmosférica del sensor de presión (absoluta) y temperatura del medio, registremos en la tabla 2.

P atm 65.15 KPa

Temperatura 25.57º

A continuación mediante el esquema del experimento variemos el volumen mediante la jeringuilla y tomemos los datos de la presión del gas (aire) y registremos los datos en la tabla 3.

Volumen Presión

1 60 65.72

2 57 68.81

3 54 72.80

4 51 76.92

5 48 82.78

6 45 87.67

7 42 94.51

8 39 100.67

9 36 108.58

10 33 117.17

11 30 129.30

V.- CUESTIONARIO

1.- Calcular la presión atmosférica mediante la altitud y realizar una comparación con el valor obtenido, determinando el error absoluto relativo y porcentual

P = Pº .exp[- mgh/kT]

P =presión atmosférica a una altura h

Pº=presión atmosférica a nivel del mar

mº = masa de las moléculas de aire

k = constante de Boltzmann

T = temperatura

g = gravedad

Cuando se hace el producto de todas las constantes que figuran en el exponente:

P = Pº.exp[- h/8000m]

Para nuesto caso

P = Pº.exp[ 3827 /8000m]

P = Pº .exp (0,478375)

P = 760mmHg.0.478375

P =363.565mmHg

P=48.47 KPa

E_abs=|Vt-Vr|=|48.47 KPa-65.15 KPa|=16.68

E_rel=(|Vt-Vr|)/vt=|(48.47 KPa-65.15 KPa)/(48.47 KPa)|=0.3441

E_(rel%)=(|Vt-Vr|)/vt×100=|(48.47 KPa-65.15 KPa)/(48.47 KPa)|×100=34.41%

2.- Calcular la presión atmosférica en la ciudad universitaria considerando el BM de la universidad

3.-Realice una gráfica de presión y el volumen, y realice una interpretación física del comportamiento de la gráfica.

De la gráfica anterior podemos observar que la presión es inversamente proporcional al volumen del gas (aire), entonces se cumple la ley de Boyle, de donde podemos decir que:

PV = constante

4.- Con los datos de la tabla 3 determine la constante “C” mediante la ecuación (1), para cada volumen medido, y halle el promedio aritmética de estos valores.

Volumen Presión Constante “C”=ml.kpa

1 60 65.72 3943.20

2 57 68.81 3922.17

3 54 72.80 3931.20

4 51 76.92 3922.92

5 48 82.78 3973.44

6 45 87.67 3945.15

7 42 94.51 3969.42

8 39 100.67 3926.13

9 36 108.58 3908.88

10 33 117.17 38.66.11

11 30 129.30 3879.00

3926.19

5.- Graficar volumen inversa vs presión (1/P vs P) y calcular la pendiente de al grafica mediante el método de mínimos cuadrados

Volumen Presión (y) Inversa del volumen(x) XY X^2

1 60 65.72 0.01666 1.09489 〖2.7755×10〗^(-4)

2 57 68.81 0.01754 1.20692 〖3.0765×10〗^(-4)

3 54 72.80 0.01851 1.34752 〖3.4262×10〗^(-4)

4 51 76.92 0.01960 1.50763 〖3.8416×10〗^(-4)

5 48 82.78 0.02083 1.72430 〖4.3388×10〗^(-4)

6 45 87.67 0.02222 1.94802 〖4.9372×10〗^(-4)

7 42 94.51 0.02380 2.24933 〖5.6644×10〗^(-4)

8 39 100.67 0.02564 2.58117 〖6.5740×10〗^(-4)

9 36 108.58 0.02777 3.01526 〖7.7117×10〗^(-4)

10 33 117.17 0.03030 3.55025 〖9.1809×10〗^(-4)

11 30 129.30 0.03333 4.30956 〖1.1108×10〗^(-3)

91.35 0.02329 2.23044 〖5.6940×10〗^(-4)

b=((xy)-(x)(y))/((x^2 )-(x^2))

b=((2.23044)-(0.02329)(91.35))/((〖〖(5.6940×10〗^(-4))〗^2 )-(〖0.02329〗^2))

b=3626.39

Donde resulta que nuestra pendiente es 3626.39

6.- Realice una comparación del valor de la pendiente obtenida, con el valor de la constante C calculando mediante la ecuación (1). Determine el error absoluto, relativo y porcentual.

Constante “C” = 3926.19

Valor de la pendiente = 3626.39

E_abs=|Vt-Vr|=|3926.19-3626.39|=299.8

E_rel=(|Vt-Vr|)/vt=|(3926.19-3626.39)/3926.19|=0.7635

E_(rel%)=(|Vt-Vr|)/vt×100=|(3926.19-3626.39)/3926.19|×100=7.6359%

7.- Con al pendiente obtenida en la pregunta 6, determine el número de moles del fluido utilizado

n=m/RT [moles]

n=3626.39/((0,082)*(297)) [moles]

n=148.9032 [moles]

8.- Defina que es un gas ideal, y realice una gráfica de la definición.

Se denomina gas perfecto o ideal, aquel que obedece exactamente las leyes de Boyle, Charles, etc, en cualquier circunstancia. Un gas que se comporta exactamente como describe la teoría cinética; también se le llama gas perfecto. En realidad no existen gases ideales, pero en ciertas condiciones de temperatura y presión, los gases tienden al comportamiento ideal.

VI. APLICACIONES:

TÉCNICA IN VITRO DE PRODUCCIÓN DE GASES

La técnica de producción de gases es un método in vitro que permite determinar la extensión y la cinética de degradación del alimento mediante el volumen de gas producido durante el proceso fermentativo. La cuantificación de los gases puede realizarse mediante el empleo de transductores que miden la presión originada por los gases acumulados en la parte superior de los frascos de fermentación.

La técnica usada actualmente es establecer una ecuación de regresión que relacione presión (P) y volumen de gas (V), para la implementación de la técnica de producción de gases, in vitro, en las condiciones de altura sobre el nivel del mar, Para este propósito se deben utilizar seis forrajes diferentes, que deben ser inoculados con líquido ruminal y heces provenientes de vacas Holstein. La presión generada por los gases acumulados en la parte superior de los frascos de incubación se mide con un transductor de presión conectado a un lector digital. El volumen de gas se determina mediante extracción con jeringa hasta el momento en que la presión registrada en el lector sea cero. La ecuación se obtiene utilizando PROC REG del programa estadístico SAS, El establecimiento de esta ecuación es necesario, puesto que la ley general de gases de Boyle y Gay-Lussac no permite estimar el volumen de gas diluido en la fase líquida. De igual manera el volumen de gas acumulado en la parte superior de los frascos varía en función de la presión atmosférica, lo que hace necesario el ajuste. La presión (psi = libras por pulgada cuadrada) originada por los gases acumulados en la parte superior de los frascos se mide a través de un transductor de presión tipo T443A conectado a un lector digital (Bailey y Mackey, Inglaterra) y a una válvula de tres salidas. La primera salida debe ser conectada a una aguja (0.6 mm), la segunda conectada al transductor de presión y la tercera a una jeringa plástica que servirá para la medición del volumen.

VII.- Conclusiones

Al realizar un análisis grafico de presión vs volumen inverso obtuvimos la constante del producto PV con un error de 0.16%.

La presión atmosférica de Puno en el momento de la medición en el laboratorio fue de 65.15 kPa.

Se determinó la ley de Boyle, en todas las situaciones el producto de presión y volumen será constante:

P x V = cte

VIII.- Webgrafia

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Nernst

http://es.wikipedia.org/wiki/Puno

https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100304174549AANEFZv

https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080206194302AAg2I1h

https://www.google.com.pe/search?q=que+es+un+gas+ideal&biw=1366&bih=667&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=jtKvVPKkH8u1ggTKs4AQ&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAg#imgdii=_&imgrc=gUIe_KIsa2ZX9M%253A%3Bhjqjki5kevpwNM%3Bhttp%253A%252F%252Flaplace.us.es%252Fwiki%252Fimages%252Fthumb%252F1%252F1b%252FExp-joule-gas.png%252F300px-Exp-joule-gas.png%3Bhttp%253A%252F%252Flaplace.us.es%252Fwiki%252Findex.php%252FPrimer_principio_de_la_termodin%2525C3%2525A1mica_(GIE)%3B300%3B319

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_ideal

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