!"#ERS"DAD CATOL"CA $OL"#"A!A SA! %A$LO FACLTAD DE C"E!C"AS E&ACTAS E "!'E!"ER"A LA$ORATOR"O DE F"S"CA "" %RACT"CA !ro. 1() LEY DE CHARLES
2ocente3 4ng. Rudy Vilca Vilca Estudiante3 5ariana 0area Gorian" Grupo3 5i!rcoles (63(7-()3** 8echa de reali"ación de la Celular3 96:6+; practica3 (:<*7<(: 8echa de entrega del informe3 +(<*7<(: =emestre3 (-+*(:
LEY DE CHARLES 1. Objetivo
Verifica rificarr la ley de charle charless gráfic gráficame amente nte y evaluand evaluando o el coefic coeficien iente te de correl correlaci ación ón constante. 2. Fund Fundam amen ento to Teóric órico o
La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatu temperatura ra de una cierta cierta cantidad cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa k . En esta ley, Charles dice ue para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Cuando Cuando aument aumentamo amoss la temper temperatu atura ra de un gas las mol!cu mol!culas las se mueven mueven con más rapide" y tardan menos tiempo en alcan"ar las paredes del recipiente. Esto uiere decir ue el n#mero de choues por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento $por un instante% de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen. La ley fue pu&lic pu&licada ada primer primero o por Louis Louis 'oseph 'oseph Gay-Lu Gay-Luss ssac ac en ()*+, ()*+, pero pero haca haca referencia al tra&ao no pu&licado de 'acues Charles, de alrededor de (), lo ue conduo conduo a ue la ley sea usualm usualment entee atri&u atri&uida ida a Charles Charles.. La relaci relación ón ha&a ha&a sido sido anticipada anteriormente en los tra&aos de Guillaume /montons en (*+. 0or otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnit magnitudes udes directam directamente ente proporcionales proporcionales en la llamada llamada 1La segunda ley de GayLussac1. Lo ue ue Char Charle less desc descu& u&ri rió ó es ue ue si la cant cantid idad ad de gas gas y la pres presió ión n perm permane anecen cen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.
5atemáticamente podemos e>presarlo as3 V T
= K (1)
2onde3 V?Volumen @?@emperatura /&soluta $en Aelvin% B? Constante de 0roporcionalidad =upongamos ue tenemos un cierto volumen de gas V( ue se encuentra a una temperatura @( al comien"o del e>perimento. =i variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V+, entonces la temperatura cam&iará a @+, y se cumplirá3 V 1 T 1
=
V 2 T 2
$+%
Esta es otra manera de e>presar la ley de Charles. Esta ley se descu&re casi ciento cuarenta aos despu!s de la de Doyle de&ido a ue cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener ue relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya ue a#n no e>ista la escala a&soluta de temperatura. (. %rocedimiento
0ara este la&oratorio lo primero ue reali"amos fue colocar un em&olo hori"ontalmente, el cual tena una manguera en la &ase del mismo, lo cual lo conectamos a la tapa de un cilindro sin contener nada el mismo, solo o>geno. Luego en una hornilla el!ctrica se hi"o hervir agua en nuestro caso hicimos ue caliente el agua hasta ue llegue a 7C, midiendo la temperatura con un termómetro. 5ientras el agua herva el cilindro estuvo dentro del agua, tomando el cilindro la misma temperatura del agua. F o&servamos lo ue paso. 2onde o&servamos ue el volumen dentro del tu&o del aire disminua, mientras la temperatura del cilindro tam&i!n disminua, por el hielo ue se colocó para ue la temperatura disminuya con mayor velocidad, o&servamos ue el volumen tenia mayor diferencia a la inicial, y poder tomar datos.
F"'RA 1) En esta figura o&servamos el material y el sistema armado para reali"ar el e>perimento
*. Dato+ E,-erimentae+ d / ;+.7 mm r / (6.+7 mm !0 1 2 ( * 3 4 5 6 7 18
Tem-eratura 0C 7 ( 66 7+ :9 :7 :; :* ;6 ;;
# ?
2
π ∙ r ∙h
E,-an+ión mm 7( 7* :9 :6 :7 :: :; :+ :( :*
#oumen m :+;*).:+ :(:).): :*6:9.+6 ;)(6*.7; ;;;*.96 ;67*(.;) ;76(.)* ;:):+.+; ;:*(+.67 ;;();.*
#oumen tota m :+:*).:+ :(7).): :*:9.+6 ;)+6*.7; ;:;*.96 ;66*(.;) ;7(.)* ;:9:+.+; ;:((+.67 ;;+);.*
TA$LA1) En esta ta&la podemos o&servar en la primera columna el n#mero de datos ue se tomó, en la segunda columna se encuentra la temperatura medida en grados Celsius, en la tercera columna se encuentra la e>pansión ue disminuyo desde el inicio del em&olo medidas en milmetros, en la cuarta columna se encuentra el volumen solamente del em&olo medida en mililitros, y en la #ltima y uinta columna se encuentra el volumen total ue es el volumen del cilindro más el de la manguera más el del em&olo, y están medidas en mililitros
3. An9i+i+ de Dato+
0ara el análisis de datos utili"amos la ecuación de movimiento uniforme #/cT Taba de re+umen de dato+ !0 1 2 ( * 3 4 5 6 7 18
Tem-eratura 0C 7 ( 66 7+ :9 :7 :; :* ;6 ;;
#oumen tota m :+:*).:+ :(7).): :*:9.+6 ;)+6*.7; ;:;*.96 ;66*(.;) ;7(.)* ;:9:+.+; ;:((+.67 ;;+);.*
TA$LA2) En esta ta&la podemos o&servar en la primera columna el n#mero de datos ue se tomó, en la segunda columna se encuentra la temperatura medida en grados Celsius, en la tercera columna se encuentra el volumen total ue es el volumen del cilindro más el de la manguera más el del em&olo, y están medidas en mililitros.
Anao:;a
0rimeramente usamos la ecuación mencionada despeando >3 V?c@
F? D> H/ F o&servamos ue el volumen está representada en el ee y, la constante representada por la constante D, la temperatura está representado en el ee >, más una constante /. F o&tenemos una ecuación de tipo lineal.
4. Re+utado+ 'ra=ica E,-erimenta
Graca Experimena! 41283
f(x) = 214.11x + 26594.23 R² = 0.99
39283
*&#E, (m!) 37283 35283 33283 32.95
42.95
52.95
62.95
72.95
"E#$ER%"&R% (')
'RAF"CA1) 0odemos o&servar el comportamiento de los datos e>perimentales. =e puede ver claramente ue los datos medidos tienen un mnimo de dispersión respecto de la lnea de auste.
Re+utado+ de a re:re+ión
5ediante E>cel, podemos o&tener los siguientes datos3 A / +679: $ / +(:.(( R / *.99 "nter-retación de a re:re+ión
/ representa al punto ue se halla en el ee vertical, con el cual se intersecta la recta austada de los datos. / ? +679: I ;9;.:; D es la pendiente de la recta austada de los datos, determina la velocidad e>perimental constante de la esfera. D ? +(:.(( I .:; R es el coeficiente de regresión o correlación y nos indica ue los datos se austan a una a una recta en un 99J.
R ? 99J
5. Concu+ione+ > Recomendacione+
Con el la&oratorio ya reali"ado y los cálculos o&tenidos, podemos llegar a la conclusión ue pudimos o&tener los o&etivos propuestos primero la gráfica e>perimental el cual era potencial y el coeficiente de la constante o&tenido en el análisis de datos de la gráfica, con sus respectivos errores. 6. $ibio:ra=;a
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