Laboratorio termodinamica

RESUMEN

En este laboratorio se buscó estudiar el comportamiento de la presión de un volumen constante de gas a medida que cambia su temperatura y poder determinar el cero absoluto de temperatura; esto con la ayuda de la relación entre presión vs temperatura. Para poder obtener los datos necesarios en esta práctica se hizo un único montaje experimental que consistía en verter 800ml de agua y un poco de sal en un Beaker de 1000 mL que estaría encima de un calentador y, a cierta altura dentro de ese Beaker, estaría introducido un Erlenmeyer de 125ml que quedaría sostenido por un soporte. Una vez colocado todos los elementos en posición, con la ayuda de un sensor de presión, sensor de temperatura y el programa Capstone; se prende el calentador y se toma la temperatura inicial registrando los datos cada 2 °C hasta alcanzar 90 °C.

METODOLOGIA

El montaje realizado en el experimento simula un termómetro de gas de volumen constante, donde el agua al llevarse de temperatura ambiente a los 90 ℃, por equilibrio térmico, calienta el contenedor, llevándolo de una temperatura igual  al agua en la que está sumergido, lo que nos permite saber la temperatura del gas dentro del contenedor de cristal (Erlenmeyer) sin necesidad de abrir el recipiente.

Se tomaron 38 datos para el experimento, comenzando con una temperatura inicial (temperatura ambiente) de 16.6 ℃ y luego elevando la temperatura del agua hasta 90 ℃, su fue tomando cada muestra a medida que la temperatura aumentaba en 2 grados centígrados, hasta llegar a  90℃.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Concluida la práctica se logró el objetivo planteado del estudio, el cual era conocer la temperatura experimental del cero absoluto usando la proyección dada por la gráfica P vs T (Presión vs Temperatura, ver imagen x) hecha por el comportamiento de la presión dentro del Erlenmeyer a medida que aumentaba la temperatura del agua que había en el Beaker.

La relación entre las variables utilizadas está dada por la ecuación de los gases ideales , donde P  es presión, V es volumen, n es el número de moles de gas, R es la constante universal de los gases ideales y T es Temperatura.[pic 1]

Ya que la temperatura está dada en unidades de Kelvin se aplica la respectiva conversión obteniendo que  y por ende obtenemos que  dejándonos finalmente con la ecuación .[pic 2][pic 3][pic 4]

Como se observa en la gráfica mostrada a continuación, la relación entre la presión y la temperatura dentro de la práctica mantiene un comportamiento lineal, con esto, si realizamos la relación física de las variables de la ecuación de la recta de la gráfica dada con la ecuación obtenida podemos determinar que la pendiente (m) corresponde al número de moles multiplicado por la constante universal de los gases y divido por el volumen , la variable (x) correspondería a la temperatura en grados Celsius (T(°C)) y el intercepto (b) es el ajuste de la conversión de Kelvin a Celsius ( dejándonos con la siguiente ecuación .[pic 5][pic 6][pic 7]

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