CONDUCTIVIDAD EN LÍQUIDOS Julián David Vidal González González 102214011898 102214011898 Elkin Javier Javier Durán Almeciga Almeciga 102214011752 102214011752 arcela Edi!" #igueroa Ar!eaga 10221401152$ Ali% E&!e'an( )a*rera Varga& 14$1+010110 14$1+010110 Eduardo Andre& )anola ,o!elo A*ril 1 del 2015
1. OBJETIVOS 1. Analizar Analizar la conducti conductividad vidad eléctri eléctrica ca del agua agua según varía varía su tempera temperatura tura y salinidad. 2. Verifica Verificarr que a ciertas ciertas circunstan circunstancias cias el agua agua cumple cumple la ley de de Ohm. . Afianzar Afianzar los conocim conocimiento ientoss ya adquiridos adquiridos so!re so!re el mane"o mane"o de instru instrumentos mentos como el multímetro# term$metro y la fuente.
2. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA EN LÍQUIDOS %a conductividad eléctrica es una de las características m&s importantes de los electrolitos# ya que representa la capacidad de estos para transportar la corriente eléctrica. %a resistencia de un conductor electrolítico al paso de la corriente se puede determinar mediante la ley de ohm# si se le aplica una diferencia de potencial a un fluido que contenga iones# se esta!lecer& una corriente de iones positivos que se mueven en la direcci$n del campo eléctrico y los iones negativos lo har&n en sentido contrario. %a conductividad electrolítica es una medida de la disociaci$n de una soluci$n que permite el paso de la corriente eléctrica por la migraci$n de iones !a"o la influencia de un gradiente de potencial. %os iones se mueven a una velocidad que depende de su carga y tama'o# la viscosidad del medio y la magnitud del gradiente de potencial. Conductividad del agua
(l agua pura es un !uen conductor de la electricidad. (l agua destilada ordinaria en equili!rio con di$)ido de car!ono en el aire tiene una conductividad apro)imadamente de 1* ) 1*+, -+1m+1. /e!ido a que la corriente eléctrica se transporta por medio de iones en soluci$n# la conductividad aumenta cuando aumenta la concentraci$n de iones# de tal manera que la conductividad en el agua disuelve compuestos i$nicos. el agua pura no es muy !uena conductora pero cuando se disuelve con sal 0al3 las moléculas de sal se parten en dos pedazos# un ion de sodio y uno de cloro. Al ion de sodio le falta un electr$n# lo que le da una carga positiva. (l ion de cloro tiene un electr$n de m&s# lo que le da una carga negativa. %os iones positivos migran al electrodo negativo y ganan electrones. (ste proceso se conoce como reducci$n. %os iones negativos migran al electrodo positivo y pierden electrones. A este proceso se le llama o)idaci$n. (ste movimiento de iones o carga
eléctrica es el responsa!le de la corriente eléctrica que fluye en una soluci$n. %a conductividad eléctrica de cada soluci$n es# por lo tanto# dependiente de su concentraci$n i$nica. Influencia de la e!"e#au#a %a conductividad de una disoluci$n de una concentraci$n dada cam!ia con la temperatura. %a relaci$n entre el cam!io en la conductividad en funci$n de la temperatura se descri!e en término del coeficiente de temperatura. (l coeficiente de temperatura varía con la naturaleza y concentraci$n del electrolito# como se deduce de la 4a!la 4a!la 2. 5sualmente# los conductímetros tienen la capacidad de compensar co mpensar las medidas por los cam!ios de temperatura. (sta compensaci$n puede realizarse manualmente o estar fi"a 0p.e". 2.* 63# dependiendo del equipo. 7or definici$n# un valor de conductividad compensado por cam!io de temperatura es la conductividad que tendría la soluci$n a la temperatura de referencia 0que puede ser distinta de la temperatura de tra!a"o3. (sta temperatura de referencia puede ser 2* 8 $ 298# y cuanto m&s cercana sea la temperatura de medida a la temperatura de referencia# menor ser& el error cometido.
$e%d% de $ini!%& Cuad#ad%& :ínimos cuadrados es una técnica de an&lisis numérico enmarcada dentro de la optimizaci$n matem&tica # en la que dados un con"unto de pares ordenados; varia!le independiente# varia!le dependiente y una familia de funciones# se intenta encontrar la funci$n continua# dentro de dicha familia# que me"or se apro)ime a los datos 0un
/esde un punto de vista estadístico# un requisito implícito para que funcione el método de mínimos cuadrados es que los errores de cada medida est&n distri!uidos de forma aleatoria. (l teorema de >auss+:&r?ov prue!a que los estimadores mínimos cuadr&ticos carecen de sesgo y que el muestreo de datos no tiene que a"ustarse# por e"emplo# a una distri!uci$n normal. 4am!ién es importante que los datos a procesar estén !ien escogidos# para que permitan visi!ilidad en las varia!les que han de ser resueltas. %a técnica de mínimos cuadrados =@%O es aplica!le para rectas0funciones de primer grado3 O para curvas0funciones de segundo grado o superior3. 1. $e'%# "endiene 2. $e'%# ine#ce"% (. Dife#encia )al%#e& * +. De&)iaci,n e&-nda# de la di&#iuci,n de )al%#e& de /* al#eded%# de la !e'%# l0nea . Ince#idu!#e !e'%# "endiene . Ince#idu!#e !e'%# ine#ce"% 3. C%eficiene de c%##elaci,n
(. $ONTAJE E45ERI$ENTAL
$ae#iale& 1. 1 !alanza analitica
2. 1 "arra para calentar agua . 1 cu!eta pl&stica . 1 "eringa marcada por mililitros 9. 2 electrodos de aluminio ,. 2 multímetros con sus ca!les o conectores B. 1 4erm$metro digital para líquidos C. Agua D. =al 1*. =oluci$n salina
:ultímetro
=al
Euente
Agua
=oluci$n salina y Feringa
Farra para calentar el agua
%uego de ha!er leído detenidamente la guía para el la!oratorio# realizamos el monta"e inicial de los electrodos u!icados en los dos e)tremos de la cu!eta con el multímetro conectado como se muestra en la siguiente imagen; :onta"e inicial
%uego llenamos con agua la cu!eta hasta que se cu!ri$ una parte peque'a de los electrodos# encendimos la fuente# la pusimos en 1*V y con la ayuda de la "eringa agregamos 1 ml de soluci$n salina repartido por toda la cu!etaG tam!ién revolvemos un poco el agua para asegurarnos de que la soluci$n salina estuviera !ien mezclada en el agua. on la ayuda de los dos multímetros medimos el volta"e y la corriente entre los electrodos# usando un multímetro para cada medida. 7osteriormente agregamos otro ml de soluci$n salina# mezclamos y tomamos los datos de nuevo. Hepetimos el proceso hasta ha!er echado 19 ml de soluci$n salina a la cu!eta. %uego apagamos la fuente y vaciamos y lavamos la cu!eta. 5sando una !alanza muy precisa pesamos 1 gr de sal varias veces# de forma que teníamos varios gramos de sal separados. (spolvoreamos un gramo de sal en la cu!eta0con agua3 y revolvemos un poco# luego para cada tensi$n entre electrodos de la ta!la 2# medimos la corriente. %uego disolvimos otro gramos de sal en la mezcla y repetimos el proceso anterior hasta ha!er a'adido gr de sal. Einalmente apagamos la fuente# vaciamos y lavamos la cu!eta y calentamos agua a m&s o menos C*I# la echamos a la cu!eta y conectamos un term$metro. A partir de los B*I y contando de dos grados en dos grados# tomamos nota de la corriente y el volta"e entre los electrodos ayud&ndonos de un video que tomamos de lo marcado en
los multímetros y el term$metro con el que pudimos corro!orar la veracidad de los datos.
/e esta forma u!icamos los instrumentos para poder o!servar con mayor facilidad los cam!ios en los valores marcados
+. RESULTADOS 6 DISCUSI7N 4ras hacer todas las medidas respectivas se consignaron los valores o!tenidos en las tres ta!las como lo pedía la guía . %a corriente eléctrica resulta del movimiento de partículas cargadas eléctricamente y como respuesta a las fuerzas que actúan en estas partículas de!ido a un campo eléctrico aplicado. como se puede ver para la primera parte de la pr&ctica se midi$ la corriente a medida que aumenta!a la cantidad de soluci$n salina efectivamente aumentando la corriente a medida que a'adimos soluci$n# el agua pura no es !uen conductor de la electricidad pero una cantidad de corriente mínima puede moverse por la misma# como la electricidad es un flu"o constante de partículas con carga eléctrica a través de una sustancia puede fluir a través de la sustancia y transportar corriente pero en este conductor que contiene agua salada la corriente se mueve mediante moléculas denominadas iones # cuando se disuelve sal o cloruro de sodio 0al3 las moléculas de sal se parten en dos pedazos un ion de sodio y uno de cloro#
al ion de sodio le falta un electr$n lo que le da una carga positiva y el ion de cloro tiene tiene un electr$n de m&s lo que le da una carga negativa. entonces una fuente que envía corriente a través del agua tendr& dos terminales una negativa que conduce electrones al agua y una positiva que los quita las cargas opuestas se atraen por eso los iones de sodio son atraídos por el electrodo o terminal negativa y los de cloro por la positiva. los iones forman un puente donde los iones de sodio a!sor!en a los electrones de la terminal negativa y los pasan a los iones de cloro y luego la terminal positiva# así corro!orando que efectivamente cuando mayor sea la cantidad de al la distri!uci$n de iones va a ser mayor por ende la corriente va a aumentar. como lo indica la ta!la 1 gr&fica 1. omo la conductividad eléctrica es la capacidad que tienen las sales inorg&nicas en los electrolitos para conducir la corriente eléctrica. el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica como ya lo ha!íamos e)plicado anteriormente los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente# la cantidad conducida depender& del número de iones presentes del volta"e proporcionado y de su movilidad. en la mayoría de las soluciones# entre mayores sean las cantidad de sal disuelta mayor va a ser su conductividad por eso a medida que í!amos a'adiendo de a gramo de sal la corriente i!a siendo cada vez mayor podemos ver en la ta!la 2 como se ve claramente el aumento de la corriente y m&s e)plícitamente lo podemos notar en la grafica numero 2 algunas sustancias se ionizan en una forma m&s completa que otras y por lo mismo conducen me"or la corriente# cada &cido o sal tiene su curva característica son !uenos conductores los &cidos !ases y sales inorg&nicas. (s indiscuti!le que la temperatura "uega un papel fundamental # puesto que la conductividad de la concentraci$n de una disoluci$n dada cam!ia con la temperatura.relaci$n del cam!io en funci$n con la temperatura se descri!e en términos del coeficiente de la temperatura el coeficiente de electrolito varía con la naturaleza y concentraci$n del electrolito como lo podemos deducir en la ta!la y el gr&fico # usualmente los conductímetros tienen la capacidad de compensar las medidas por los cam!ios de temperatura puede realizarse manualmente o estar fi"a a medida que la temperatura va disminuyendo la corriente tam!ién lo va haciendo.
8R9:ICA 1 (n este caso es evidente que estamos frente al típico caso de una recta# así que se usa las ecuaciones de la 1 a la B correspondientes al principio de mínimos cuadrados
para calcular los valores de la me"or pendiente con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal.
(l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y soluci$n salina0=ln3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada B mA# ha!r&n 29**m%.
8R9:ICA 2 5a#a cuand% ;a* 1 <#a!% de &al en la &%luci,n &e iene =ue> 7ara esta gr&fica# tam!ién se ve que los datos tienen un comportamiento lineal# así que se puede aplicar las ecuaciones 1+B para hallar los valores de la me"or pendiente
con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal.
(l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y volta"e0V3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada ,D mA# ha!r&n 9**V.
5a#a cuand% ;a* 2 <#a!%& de &al en la &%luci,n &e iene =ue> 7ara esta gr&fica# tam!ién se ve que los datos tienen un comportamiento lineal# así que se puede aplicar las ecuaciones 1+B para hallar los valores de la me"or pendiente con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal.
(l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y volta"e0V3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada 92D mA# ha!r&n 2** V.
5a#a cuand% ;a* ( <#a!%& de &al en la &%luci,n &e iene =ue> 7ara esta gr&fica# tam!ién se ve que los datos tienen un comportamiento lineal# así que se puede aplicar las ecuaciones 1+B para hallar los valores de la me"or pendiente con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal. (l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y volta"e0V3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada 1D*1 mA# ha!r&n 9***V.
5a#a cuand% ;a* + <#a!%& de &al en la &%luci,n &e iene =ue>
7ara esta gr&fica# tam!ién se ve que los datos tienen un comportamiento lineal# así que se puede aplicar las ecuaciones 1+B para hallar los valores de la me"or pendiente con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal.
(l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y volta"e0v3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada 9*2D1 mA# ha!r&n 1****V.
8R9:ICA (
7ara esta gr&fica# tam!ién se ve que los datos tienen un comportamiento lineal# así que se puede aplicar las ecuaciones 1+B para hallar los valores de la me"or pendiente con su respectiva incertidum!re# el me"or intercepto con su correspondiente error y el coeficiente de correlaci$n lineal.
(l hecho de tener un coeficiente de correlaci$n0r3 muy cercano a uno# confirmamos que la relaci$n entre corriente0J3 y volta"e0V3 es lineal y para nuestra satisfacci$n las medidas fueron !astante e)actas ya que las incertidum!res de la pendiente y el intercepto son muy cercanas a cero. %a pendiente nos indica que por cada D2D mA# ha!r&n 1****I.
. CONCLUSIONES
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(n las gr&ficas# la relaci$n entre la corriente vs soluci$n salina# corriente vs volta"e y corriente vs temperatura es directamente proporcional# tiene un comportamiento lineal y por la inclinaci$n de la recta se puede decir que su constante de proporcionalidad es positiva. oncluimos que el agua pura no es muy !uena conductora# pero cuando disolvimos cloruro de sodio en ella# las moléculas de sal se dividen en 2 partes# ion de sodio con carga negativa porque le falta un electr$n y un ion de cloro que se carga positivamente por un electr$n so!rante# de tal forma que al ha!er electrolitos en la soluci$n la corriente pasa con mayor facilidad de un electrodo a otro por el movimiento de cargas. %a conductividad eléctrica del agua a una determinada concentraci$n de al es la misma# pero al aumentar la temperatura la conductividad tam!ién cam!ia y que la relaci$n entre el cam!io en la conductividad en funci$n de la temperatura se descri!e en término del coeficiente de temperatura
. BIBLIO8RA:ÍA ;">??@@@.=ui!ine.c%!?a#icul%&?lac%nduci)idadelec#icaen!edi%& li=uid%&(1+22.;! ;">??%
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