INFORME N° 5 GRUPO: 210
SEMESTRE: 2013-I
ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniería Civil AL DE ASUNTO
: Lic. Lucio Flores Bustinza Bustinza : Leidy Ramos Velarde : LEY DE BOYLE BOYLE PRESION – VOLUMEN
FECHA DE ENTREGA:23 /07/2013
PRIMERO: En el presente informe detallamos los objetivos, fundamentos teórico, materiales necesarios y metodología SEGUNDO: En la segunda parte del documento adjunto se especifica los siguientes puntos análisis de datos. En el cual presentamos tablas y un apunte minucioso de los datos recolectados en el ensayo de laboratorio. TERCERO: Finalmente tenemos las conclusiones, están derivan exactamente de los objetivos , amanera de reseña adjuntamos también algunos puntos.
------------------------------------------------Leidy RamosVelarde Código: 113596
LEY DE BOYLE - PRESION Y VOLUMEN I.- OBJETIVOS Comprobar experimentalmente la ley de Boyle - Mariote, hallando la relación que existe entre la presión y volumen de una gas (aire) a una temperatura constante, y determinar experimentalmente la presión atmosférica en la ciudad de Puno. II.- FUNDAMENTOS TEORICOS La Ley de Boyle establece que la presión de un gas en el interior de un recipiente está relacionada con el volumen del gas. En otras palabras, si cambia el volumen, cambia la presión. Para una cantidad determinada de gas a una temperatura determinada, la presión del gas es inversamente proporcional al volumen. Una forma de verificar esto es dibujar la grafica de la inversa del volumen del gas frente a la presión del gas. P1V1= P2V2 =C……. (1) V= C (1/P)…………. (2)
3.- MATERIALES NECESARIOS
Jeringuilla (con sensor)
Tubos (con sensor)
Conector de ajuste rápido (con Sensor)
Sensor de presión
Software DataStudio
4.- METODOLOGIA a) ESQUEMA DEL EXPERIMENTO Ajuste el volumen de aire en la jeringuilla a 20mL. (Nota: Para fijar la posición inicial del pistón, desconecte el conector del Sensor, mueva el pistón a la primera posición (20mL) y vuelva a conectar el conector al sensor) b) DATOS EXPERIMENTALES Datos del tubo que conecta la jeringuilla con el sensor de presión, registremos los siguientes datos en la tabla 1:
Tabla 1 Datos del tubo Valor Longitud 6.97cm Diámetro 1.93cm Volumen 21.36cm Calculamos la presión atmosférica con ayuda del sensor de presión (absoluta) y temperatura del medio, registremos en la Tabla 2 Tabla2 Presión Atmosférica en la ciudad universitaria (UNA) (KPa) Temperatura del medio (ºC)
Valor 65.3 kPa 17.4 ºC
A continuación mediante el esquema del experimento variemos el volumen mediante la jeringuilla, y tomemos los datos de la presión del gas (aire) y registremos los datos en la Tabla 3. Tabla 3 Nº Volumen(mL) 1 20 2 18 3 16 4 14 5 12
Presión(kP) 65.7 71.9 78.2 85.2 91.2
Volumen inversa 0.0500 0.0556 0.0625 0.0714 0.0833
6 7 8 9 10 11
10 8 6 4 2 0
108.6 124.3 146.1 176.4 221.7 301.9
0.1000 0.1250 0.1667 0.2500 0.5000
5.- CUESTIONARIO: 1. Calcular la presión atmosférica mediante la altitud, y realizar una comparación con el valor obtenido, calcular el error porcentual. El valor de la presión atmosférica es: -3810/8000
= 101.325*e
= 62.9338
Donde: P0= 101.325 Z = altitud = 3810 = 8000 El error porcentual esta dado por:
Hay un error porcentual de un
|- | = 4%
4%
2. Calcular la presión atmosférica en la ciudad universitaria, en el Mirador “PUMA UTA”, en la ciudad de Juliaca e Ilave.
ALTURAS: Cuidad Universitaria : 3810 Juliaca
: 3737 msnm.
Mirador Puma Uta
: 3813 msnm.
Ilave
: 3667 msnm.
La presión atmosférica de la ciudad universitaria está dado por:
-3810/8000
101.325*e
=62.9338
La presión atmosférica del mirador PUMA UTA es:
-3813/8000
101.325*e
=62.91
La presión atmosférica de la ciudad de juliaca es:
-3737/8000
101.325*e
=63.51
La presión atmosférica de la ciudad de Ilave es:
-3667/8000
101.325*e
=64.07
3. Realice una grafica de presión y el volumen, y realice una interpretación física del comportamiento de la gráfica.
De la gráfica se ve que el comportamiento de la grafica es cuadrático por lo que la presión es inversamente proporcional al volumen.
4. Grafica presión frente volumen inversa (P vs 1/V) y calcular la pendiente de la grafica.
5. Realice una comparación del valor de la pendiente obtenida, con el valor de la constante C. Calculado mediante la ecuación (1).
C=
C = 1025.26 kPa*mL
6. Con la ayuda de la tabla N3, calcule el promedio del valor de la constante “K”. El promedio será:
C=
C = 1025.26 kPa*mL 7. Muestre la gráfica con el ajuste lineal Volumen vs K.
8. Realice una interpretación física de la presión atmosférica y realice una gráfica.
La presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra. La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre; por el contrario, es difícil medirla, por lo menos, con cierta exactitud, ya que tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente, tanto en una escala temporal como espacial. Podemos obtener una medida de la presión atmosférica en un lugar determinado pero con ella no se pueden obtener muchas conclusiones: es la variación de dicha presión a lo largo del tiempo lo que nos permite obtener una información útil que, unida a otros datos meteorológicos (temperatura atmosférica, humedad y vientos) nos da una imagen bastante acertada del tiempo atmosférico en dicho lugar e incluso un pronóstico a corto plazo del mismo. La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 mde elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados altímetros, que son simples barómetros aneroidescalibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos. La presión atmosférica también varía según la latitud. La menor presión atmosférica al nivel del mar se alcanza en las latitudes ecuatoriales. Ello se debe al abombamiento ecuatorial de la Tierra: la litósfera está abultada en el ecuador terrestre, mientras que la hidrósfera está aún más abultada por lo que las costas de la zona ecuatorial se encuentran varios km más alejadas del centro de la Tierra que en las zonas templadas y, especialmente, en las zonas polares. Y, debido a su menor densidad, la atmósfera está mucho más abultada en el ecuador terrestre que la hidrósfera, por lo que su espesor es mucho mayor que el que tiene en las zonas templadas y polares. Es por ello que la zona ecuatorial es el dominio permanente de bajas presiones atmosféricas por razones dinámicas derivadas de la rotación terrestre. Y es por ello que la temperatura atmosférica disminuye un grado por cada 154 m de altitud, mientras que en la zona intertropical esta cifra alcanza unos 180 m de altitud
9. Cuáles son las fuentes de error en este experimento. En cada una de ellas, intente determinar qué efectos tendría en los resultados del experimento.
Puede haber falla en el volumen provocando cambio así a la relación presión-volumen. Como no es en un ambiente aislado puede haber errores causados por el medio ambiente.
10. Defina que es un gas ideal, y realice una gráfica de la definición. Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. El concepto de gas ideal es útil porque el mismo se comporta según la ley de los gases ideales, una ecuación de estado simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística. En condiciones normales tales como condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de los gases reales se comporta en forma cualitativa como un gas ideal. Muchos gases tales como el nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, gases nobles, y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados como gases ideales dentro de una tolerancia razonable. Generalmente, el apartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a
mayores temperaturas y a menor densidad (o sea a menor presión), ya que el trabajo realizado por las fuerzas intermoleculares es menos importante comparado con energía cinética de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante comparado con el espacio vacío entre ellas. El modelo de gas ideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua o muchos fluidos refrigerantes. A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gases reales sufren una transición de fase, tales como a un líquido o a un sólido. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase. Estos fenómenos deben ser modelados por ecuaciones de estado más complejas. El modelo de gas ideal ha sido investigado tanto en el ámbito de la dinámica newtoniana (como por ejemplo en "teoría cinética") y en mecánica cuántica (como "partícula en una caja" ). El modelo de gas ideal también ha sido utilizado para modelar el comportamiento de electrones dentro de un metal (en el Modelo de Drude y en el modelo de electrón libre), y es uno de los modelos más importantes utilizados en la mecánica estadística
6.- CONCLUSIONES: Contribuyendo a los saberes teóricos logramos demostrar la ley de Boyle que
establece una relación entre la temperatura y la presión tal y como se había planteado al inicio del experimento. También se pudo observar por los resultados del cálculo realizado en el ejercicio 2
que a más altitud menor es la presión atmosférica. La altura respecto al nivel del mar es un factor determinante para la presión que se
ejerce en alguna parte de la tierra. 7.- BIBLIOGRAFIA: 1. Volkenshtein, Problemas de física general, edit., MIR. 2. Frish- Timoreva, curso de física general, edit., MIR. 3. E. Wittenbauer, Problemas de mecánica general, Edit. MIR, 1976. 4. Laboratorio de Fisica con ordenador, PASCO scientific, 1998.
