Laboratorio calor. Termodinámica

  [pic 1]

Universidad Diego Portales, Instituto de Ciencias Básicas,

Área  de  Física 

3. Desarrollo del experimento

Para llevar a cabo el experimento se comenzará realizando el montaje con todos nuestros materiales, como muestra la figura 1, para ello en primer lugar se procederá a fijar el sensor de rotación tal que la polea mueva las masas de forma vertical, luego se conecta el sensor de baja presión y se configura el sistema de adquisición de datos para que realice un gráfico presión v/s posición. Ya listos y correctamente calibrados los sensores, se comienza a realizar el ciclo térmico, primeramente se tiene un sistema inicial A con aire a presión atmosférica y a temperatura ambiente 20°C que se deja entrar, se registra el nivel del pistón y se le agrega una masa de 100 gr, esto aumenta su presión y disminuye su volumen (proceso adiabático) y se obtiene el estado B, luego se introduce la cámara metálica al reservorio de agua caliente a 41.8°C de temperatura, esto mantiene su presión constante y aumenta su volumen (proceso isobárico) obteniendo el estado C, luego se retira la masa sobre la base del pistón disminuyendo la presión del gas (manteniendo el contenedor metálico en el agua caliente), esto disminuye su presión y aumenta su volumen (proceso adiabático) obteniendo el estado D, finalmente se cambia el contenedor metálico al agua fría (20°C) disminuyendo su temperatura a la inicial “A”, por ende disminuye también su volumen (proceso isobárico). El ciclo térmico formado durante el proceso seguido por el gas se muestra en el gráfico 1.

 4. Análisis de resultados

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 Gráfico 1:  Presión [kpas] v/s Posición [m]. 

  Dónde posición = h0 + θRpistón.

- Al utilizar aproximaciones geométricas nos damos cuenta que es similar a un romboide, esto nos ayuda a calcular el área encerrada por el gráfico.

  A = Base * Altura

  0.0150[m] * 1.2[kpa] = 0.018[kpa*m]

A = 18 [pa*m]

Porcentaje de error:

A teórico = 0.02 [kpa*m]

A experimental = 0.018 [kpa*m]

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Área basal del cilindro:

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 Trabajo termodinámico realizado durante el ciclo:

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Calor neto absorbido por el pistón durante el ciclo:

- El calor neto absorbido por el pistón es de 3.96 * j , ya que el calor neto absorbido o liberado es igual al trabajo realizado por o sobre el sistema más el cambio de energía interna del mismo, siendo en este caso la energía interna igual a 0 ya que es un proceso cíclico.[pic 6]

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Variación de energía interna sufrida por el gas:

- Como podemos observar mediante el gráfico obtenido gracias al experimento, nos damos cuenta que se trata de un proceso cíclico, es decir la variación de la energía interna es cero porque la energía interna es una función de estado y solo depende del estado inicial y final del sistema. como es el mismo estado, su energía interna será la misma y su variación nula.

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