Termodinamica

Indice

1) Índice

2) Introducción

3) Problema

4) Fundamento teórico científico

5) Procedimientos

6) Mediciones

7) Cálculos y resultados

8) Conclusiones

9) Bibliografía

Introducción

Conceptos afines: presión, temperatura, volumen, compresibilidad, Ley de Boyle y Mariotte, constante de los gases.

Problema

Principio: se varía la presión, de una columna de gas. Se halla la relación existente entre las variables de estado. Considerando el principio anteriormente expuesto para una cantidad constante de gas (aire) se investigara lo siguiente:

Volumen en función de la presión, a temperatura constante (Ley de Boyle y Mariotte). De las relaciones mencionadas calcularemos la constante de gas universal.

Para alcanzar tal fin la temperatura en el tubo de medición debe ser siempre la misma (constante), antes de comenzar las medidas, en nuestro caso se nos designo una temperatura de 32º Celsius, la cual se alcanza mediante agua en recirculación.

Para alcanzar y entender la correlación entre la presión P y el volumen V, la presión en el tubo de medición se varía subiendo o bajando el depósito de mercurio. La longitud de la columna del aire en el tubo de medición I y la diferencia de la altura h entre el nivel del mercurio en el depósito y el nivel en el tubo de medición.se leyó mediante una regla graduada en centímetros. El volumen V del tubo es proporcional a la longitud l. La variable de volumen se conoce como:

V=V1 +VR=π(d/2)2 x I+VR = Π(1,14cm/2)2 x l+1,01 cm3

Y la variable presión P de aire encerrado se compone de la presión exterior Pa, y de la debida a la diferencia de alturas ∆P. La presión exterior se mide con un barómetro, no referido a nivel normal (presión verdadera). Finalmente la presión P se determina por las ecuaciones:

P= Pa + ∆P = Pa+∆h x 0,1333kPa mm-1

Fundamento teórico científico

El establecimiento empírico de la ecuación térmica de los gases ideales se basa en los experimentos realizados por R. Boyle y E. Mariotte en el siglo XVII y J.L. Gay Lussac a comienzos del siglo XIX.

Boyle demostró experimentalmente que los gases en condiciones de alta temperatura y/o baja presión verifican que: “a temperatura constante el producto de la presión por el volumen permanece constante”, es decir que, en condiciones isotermas presión y volumen son inversamente proporcionales:

PV= A (T=cte.) (1)

Donde A es una constante. Esta ecuación fue también descubierta por Mariotte y por ello se denomina ley de Boyle-Mariotte. De modo similar Gay-Lussac puso de manifiesto que “manteniendo constante la presión, el volumen de un gas varia proporcionalmente con la temperatura”

V=BT (P=cte) (2)

donde B es una constante. Por otra parte también dedujo que “manteniendo el volumen constante, la presión de un gas varia proporcionalmente a la temperatura”

P=CT (V=cte) (3)

Donde C es una constante. Estas dos ecuaciones se conocen con el nombre de leyes de Gay- Lussac. La combinación de todas estas ecuaciones (manteniendo siempre fijo el número de moles del gas) da lugar la siguiente relación:

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