PRACTICA Nº 7
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BÁSICO LABORATORIO DE FISICA 102 LAB-FIS102 I/2017
ESTUDIANTE:
Univ. Vera
Espinoza Ángel
CI. 9126734 DOCENTE:
Ing. Juan Carlos Duchen Cuellar
GRUPO :
A
“
Fecha de entrega:
”
19/07/17
PRACTICA Nº 7
Objetivos: Objetivo General
En el laboratorio encontrar la constante gamma del aire por el método de Clement y Desormes. Que fue llevado a cabo hace dos siglos que mantiene su validez aun hoy en día. Determinar y validar el valor encontrado con el teórico.
Objetivos Específic Específicos os
Comenzar el estudio en laboratorio de un nuevo capítulo como lo es la termodinámica, para lo cual utilizaremos los conceptos aprendidos en la teoría concerniente al capítulo, lo que nos facilitará el laboratorio para así determinar el coeficiente de gamma del aire.
Fundamento teórico El calor específico de una sustancia, a determinada temperatura, se define por la cantidad de calor que entra o sale de una unidad de masa cuando en ésta varía un grado su temperatura; es decir a la número de calorías necesario para elevar un grado la l a temperatura de la unidad de la misma, sin dar lugar a otros cambios y a partir de aquella temperatura; en realidad varía con las diferentes temperaturas a las cuales se determina.
La constante “ ” es la relación de calores específicos del aire a presión y volumen constante.
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“
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Proceso adiabático Es un proceso que se lleva a cabo tal que el sistema no gana ni pierde calor este proceso puede llevarse a cabo rodeando el sistema de una capa gruesa de material aislante (corcho, asbesto, ladrillo refractario, etc. El proceso se denomina adiabático si se realiza con mucha rapidez o bien si el medio exterior se mantiene siempre a la misma temperatura que el sistema. Un proceso como el de una expansión o compresión de un gas se lleva a cabo muy rápidamente, entonces puede ser considerado adiabático.
Proceso isocórico Es el proceso en el cual la sustancia mantiene el volumen constante.
Proceso isotérmico Un proceso isotérmico se lleva cabo a temperatura constante.
Proceso isobárico Se denomina proceso isobárico al proceso que se lleva a cabo a presión constante.Consideremos un gas (aire seco)
MATERIAL Y EQUIPO
Botellón de vidrio herméticamente cerrado y tres aperturas en su tapa. Manómetro en U. Manguerita para conexiones. Regla de 30 cm. Termómetro Insuflador de aire
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CÁLCULOS Y ANÁLI SI S DE DATOS Para cada par de valores obtenidos de H1 y H2 calculamos las diferentes gammas siguiendo la siguiente tabla y usando la ecuación:
Determinar:
= ̅ ±
Prueba Nº
H 1 H 1
H 2
GAMA EXPWERIMENTAL.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Variable independiente H 1
13,5
13,5
14,4
14,6
13,5
14,6
14,2
14,6
15,2
14,6
Variable dependiente H 2
2,7
2,9
3,3
3,0
2,9
3,1
3,2
3,6
3,4
3,4
Resultado de las dos
1,25
1,27
1,30
1,26
1,27
1,27
1,29
1,33
1,29
1,30
i
Otras variables intervinientes: Densidad del líquido manométrico: g: 9.775 (m/s2) ; P O :495 mmHg ; T O : 19ºC Donde:
i
n
i
= 1,25 +1,27+1,30+1,26+1,27+1,27+1,29+1,33+1,29+1,30 = 1,283
n
10
E
t
/ 2 ( n
s 1)
n
;
s
( )2 i
n
1
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5.01 *10 s
E
10
”
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3
= 0,0236
1
3.2498 *
Espinoza Ángel
0.0236 10
= 0,0242
Finalmente tenemos:
= ̅ ± = , ± , Validación De La Hipótesis
|.283−.|= . = 0.0236 ⁄ √ 0
. = |̅1.4 | √
1,567
Como: t calc < t /2,n-2 por lo tanto se acepta la hipótesis Ho y se valida la determinación de gamma del aire por el método de Clement y Desormes y el procedimiento no presentó un considerable error sistemático. α
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CONCLUSIONES En el laboratorio se pudo analizar y experimentar el proceso de expansión del aire no es exactamente adiabático puesto que el proceso fue un poco lento y el gas recibió un poco de calor por que el botellón no estaba perfectamente aislado. Además que hubo una poca cantidad de perdida de moles cuando se quitaba el seguro del orifico del botellón para obtener la altura . Por otro lado, es necesario mencionar que el experimento se realizó con mucho éxito debido, debido a que el valor determinado experimentalmente es muy próximo al teórico de esta manera se cumple con el principal objetivo el de validar el método de Clement y Desormes para la determinación de gamma del aire que se puso a estudio detallado en el laboratorio.
Recomendaciones Las recomendaciones para el presente laboratorio son las siguientes: Debemos organizar bien la distribución de trabajo en grupo, ya que una mala organización dificulta la toma correcta de los datos que llevan posteriormente a un mal cálculo en el tratamiento de datos. Otro aspecto importante es que se debe tener cuidado de no hacer escapar el aire al momento de tomar la altura H 2 ya que por esta causa se produjo valores inesperados pero rápidamente mi grupo detecto la falla y se procedió de manera más eficiente y cuidadosa al realizar dicha operación También se debe considerar que el manómetro se debe colocar en una superficie en la que no tenga elevaciones ya que por esta causa el tubo en U se desequilibra produciendo así errores sistemáticos. Son las recomendaciones que se da y se pudo evidenciar en el laboratorio.
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DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO 1. Se empleará manómetros de columna de agua para medir presiones bajas como la que se consigue en el presente experimento y en aplicaciones de aire impulsado por ventiladores centrífugos o en tuberías de distribución domiciliaria de gas natural. Por ejemplo una pulgada de columna de agua, ¿Qué porcentaje de la presión atmosférica representa? ¿De qué modo influirían burbujas en el interior del líquido manométrico? Rpta.- En el presente experimento se utilizó como líquido manométrico ácido sulfúrico concentrado este líquido nos sirve para realizar cálculos de presiones bajas como la que realizo en laboratorio, en el caso de que existieran unas burbujas en el líquido manométrico afectaría porque estas burbujas aumentarían en el cálculo de las alturas.
2. ¿por qué el vapor de agua que está en el ambiente, no es considerado parte constituyente del aire? Rpta.- porque como se había mencionado este no influye demasiado en la determinación de gamma del aire sin embargo influye relativamente debido a que el agua está cambiando constantemente su estado en el laboratorio.
3. ¿Si la variable independiente se mantendría constante para todas las medidas, las dispersiones de su medida de la altura 2 serían pequeñas y otros valores se podrían expresar como: altura 1 es igual al promedio de la misma más el error hallado y lo mismo se haría con la altura 2 y de esta manera el error se calcularía por propagación deduzca la ecuación para calcular el error? Rpta.ln( y) = ln(H 1/ H1 – H2)
ln( y) = ln(H 1) – ln(H1 - H2)
Derivando:
d ( y) = d (H1) – d (H1 - H) y
H1
H1 - H2
Δy = ΔH1 – (ΔH1 - Δ H2)
y
H1
( H1 - H2)
E y = y *
E H1
H1
- E H1 + E H2 ( H1 - H2)
4. Indique ¿qué ley de la termodinámica predice la ocurrencia del proceso C-D del experimento? Rpta.- La ley que predice el proceso C-D en un principio esta dada por la ley de Gay Lusac porque se da a volumen constante y se incrementa la temperatura. Así mismo, está regida por la 1º ley de la termodinámica.
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5. El proceso de expansión B-C del experimento hace que el aire en el interior del botellón se enfríe, este principio se aplica en los evaporadores de los refrigeradores para absorber calor de los alimentos, que sucede en los procesos de compresión adiabática? Cite algunos ejemplos. Rpta.- la situación en un proceso de expansión adiabática realiza un trabajo positivo, así que su energía interna disminuye y su temperatura baja, sin embargo, para una compresión adiabática , la situación se invierte y la temperatura aumenta, por ejemplo; existen sistemas que para su funcionamiento necesitan energía y esta es originada por una compresión adiabática, en virtud, a que la energía interna va en crecimiento.
6. Indique ¿Qué medio de propagación permite al aire del interior del botellón ganar calor del exterior?¿cómo conseguiría que el proceso C-D sea más corto? Rpta.- Como se había mencionado anteriormente el aire propaga su calor por conducción, convención y radiación, en esta ocasión el aire del exterior y transmite calor al aire del interior del botellón por las paredes del botellón es decir por conducción, en realidad no es muy largo, sin embargo, que las paredes del botellón sean aún más delgadas y que sea buen conductos térmico.
7. ¿No se estaría cometiendo error en el experimento debido a que al dejar escapar aire no se estarían perdiendo moles? Y por ende la ecuación de estado ¿ya no tendría validez? Rpta.- En realidad sí pero esto no influye demasiado en virtud a que la cantidad que se pierde de moles es relativamente pequeña respecto a la cantidad inicial con la que experimenta y por lo cual existe error el mismo fue calculado en la parte de resultados.
8. ¿Qué error sistemático de comete en emplear la ecuación 12 en vez de la diez en la determinación de Gamma? Rpta.- Comparando las ecuaciones 12 y 10 se puede observar que en la 12 no se toma en cuenta ciertas características como por ejemplo la densidad del aire ni tampoco la presión atmosférica, posteriormente Y a consecuencia de las mismas se presentarán errores sistemáticos.
9. Haciendo uso del gamma encontrado experimento, presiones registradas, calcule la temperatura Tc en función a To. ¿Qué beneficios se obtendría en el experimento si se equipa el botellón un termistor en su interior? Rpta.- la temperatura en el punto C es menor respecto a la temperatura inicial o temperatura ambiente, por otro lado si se coloca un termistor en el interior del botellón se calcularía exactamente cuanto varía la temperatura ambiente y la temperatura del aire en el interior del botellón, pero como esta no influye en los resultados deseados no afectaría mucho pero se presentaría u buen rendimiento del experimento.
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10. Cuando se incrementa la presión del aire, el vapor de agua presente en el aire tiende a condensarse, en cambio cuando la presión baja el agua evapora a menos temperaturas, este fenómeno es fácil de recordar para los que vivimos en las altitudes. Comente ¿cómo influiría un manómetro de columna de agua en el presente experimento? .Cómo influye el vapor de agua, que aunque en pequeñas proporciones siempre está en el aire? Rpta.- Si el manómetro fuera de agua existiría más influencia del mismo porque estaría en contacto más notable con el aire si estamos en una temperatura alta se evaporaría y al colocarlo al botellón quizá se condensaría y esto afectaría demasiado en la determinación de gamma del aire.
BIBLIOGRAFIA
Guía de experimentos FISICA BASICA II Ing., Febo Flores http://usuarios.lycos.es/pefeco.htm MEDIDAS Y ERRORES FISICA II Ing. Alfredo Alvares C. Ing. Eduardo Huayta C.
