UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
PRÁCTICA 2: Presión
Prian Zama María !" Mar
#
Contenido Pr$%&i%a '( Pr!)i*n + T!m,!ra&-ra......................................................................................./ O01!&i23)(........................................................................................................................./ In&r3-%%i*n...................................................................................................................../ Pr!)i*n................................................................................................................................/ 4i,*&!)i)........................................................................................................................../ Ma&!ria"5 E6-i,3 + r!a%&i23).............................................................................................7 Pr3%!imi!n&3 !8,!rim!n&a"............................................................................................7 C3ni%i3n!) am0i!n&a"!).............................................................................................7 Dia9rama ! :"-13(............................................................................................................7 R!)-"&a3).......................................................................................................................; C$"%-"3)...........................................................................................................................< Di)%-)i*n + An$"i)i) ! r!)-"&a3).................................................................................## C3n%"-)i3n!).................................................................................................................## Bi0"i39ra:ía........................................................................................................................##
'
Práctica 2: Presión y Temperatura Objetivos: #. .A" &=rmin3 ! !)&a ,r$%&i%a5 "3) a"-mn3) !0!r$n r!:"!8i3nar )30r! !" %3n%!,&3 %i!n&í:i%3 ! ,r!)i*n5 %3n3%!r )-) -nia!) ! in)&r-m!n&3) ! m!i%i*n + a,"i6-! !)&! %3n3%imi!n&3 !n )-) a%&i2ia!) a%a=mi%a). '. D!&!rminar !8,!rim!n&a"m!n&! !" 2a"3r ! "a ,r!)i*n !1!r%ia ,3r !" )i)&!ma >1!rin9a? !n r!"a%i*n %3n "a ,r!)i*n a&m3):=ri%a5 ,ara "39rar %3m,r!n!r !" %3n%!,&3 ! ,r!)i*n. Introducción La) m!i%i3n!) inir!%&a) )3n a6-!""a) !n "a) %-a"!) !" m!n)-ran3 !)&a !n :-n%i*n ! 3) 3 m$) 2aria0"!)5 "a) %-a"!) )! 30&i!n!n %3m3 m!i%i3n!) ir!%&a). S! r!a"i@a -na m!i%i*n inir!%&a5 %-an3 ,3r !1!m,"35 )! mi! "a ,r!)i*n !n -n )i)&!ma !n :-n%i*n !" 23"-m!n. Si )! 3,&ara ,3r !)&imar !" 23"-m!n !" %-!r,3 -&i"i@an3 r!"a%i3n!) 9!3m=&ri%a)5 !n&3n%!) "a !&!rmina%i*n !" 23"-m!n mi)m3 )! %3n2i!r&! !n -na m!i%i*n inir!%&a. La ,r!)i*n !) "a ma9ni&- !)%a"ar 6-! r!"a%i3na "a :-!r@a %3n "a )-,!r:i%i! )30r! "a %-a" a%&a5 !) !%ir5 !6-i2a"! a "a :-!r@a 6-! a%&a )30r! "a )-,!r:i%i!. C-an3 )30r! -na )-,!r:i%i! ,"ana ! $r!a A )! a,"i%a -na :-!r@a n3rma" F ! man!ra -ni:3rm!5 "a ,r!)i*n P 2i!n! aa ! "a )i9-i!n&! :3rma(
En -n %a)3 9!n!ra" 3n! "a :-!r@a ,-!! &!n!r %-a"6-i!r ir!%%i*n + n3 !)&ar i)&ri0-ia -ni:3rm!m!n&! !n %aa ,-n&3 "a ,r!)i*n )! !:in! %3m3(
En !" Si)&!ma In&!rna%i3na" ! Unia!) "a ,r!)i*n )! mi! !n -na -nia !ri2aa 6-! )! !n3mina ,a)%a">Pa? 6-! !) !6-i2a"!n&! a -na :-!r@a &3&a" ! -n n!&3n a%&-an3 -ni:3rm!m!n&! !n -n m!&r3 %-ara3.
Presión Hipótesis Si!m,r! 6-! !" =m03"3 ! "a 1!rin9a )! ,r!)i3n!5 "a ,r!)i*n !1!r%ia ,3r !" )i)&!ma )!r$ ma+3r 6-! "a ,r!)i*n ! "a a&m*):!ra5 + 2i%!2!r)a )i!m,r! 6-! !" =m03"3 )! !8&rai9a -n ,3%35 "a ,r!)i*n !1!r%ia ,3r "a a&m*):!ra )!r$ ma+3r a "a !" )i)&!ma. /
Material, !uipo y reactivos Man*m!&r3 !n U ! rama a0i!r&a S3,3r&! ,ara man*m!&r3 !rin9a !)!%a0"! Lí6-i3 man3m=&ri%3 • • • •
Procedimiento e"perimental Condiciones ambientales
Ini%i3( "a &!m,!ra&-ra am0i!n&! !ra !( T=rmin3( "a &!m,!ra&-ra am0i!n&! !ra !( #. U0i%ar !" =m03"3 a,r38imaam!n&! a "a mi&a ! "a 1!rin9a + %3n!%&ar a" man*m!&r3. A1-)&a "a ,3)i%i*n !" =m03"3 ,ara 6-! !" ni2!" ! "í6-i3 !n am0a) rama) )!a !" mi)m3. '. Pr!)i3nar -n ,3%3 !" =m03"3 + !),!rar 6-! !" )i)&!ma )! !6-i"i0r! ,ara r!9i)&rar "a) "!%&-ra) ha >a"&-ra !" "í6-i3 man3m=&ri%3 !n "a rama a0i!r&a? +
hc
>a"&-ra !" "í6-i3 man3m=&ri%3 !n "a rama %!rraa? + %3n !)&a in:3rma%i*n !&!rminar "a ,r!)i*n man3m=&ri%a. R!a"i@ar %in%3 !2!n&3). /. A3ra !n "-9ar ! ,r!)i3nar !" =m03"3 )! )a%a -n ,3%3 + )! !),!ra a 6-! !" )i)&!ma )! !6-i"i0r! n-!2am!n&! ,ara ,3!r r!a"i@ar "a) "!%&-ra) !
ha
+ hc 5
,ara 30&!n!r ,r!)i*n man3m=&ri%a %3rr!),3ni!n&!. R!a"i@ar %in%3 !2!n&3). 7. Ca"%-"ar "a ,r!)i*n !" 9a) %3rr!),3ni!n&! a %aa -n3 ! "3) !2!n&3) !8,!rim!n&a"!). E8,r!)ar !" r!)-"&a3 !n %m. 49 + !n "a) -nia!) ! ,r!)i*n !" SI. #ia$rama de %lujo:
7
&esultados Tabla 1: Registro de datos: Manómetro de Mercurio m' comprimidos
ha
'ectura
hc
(mm)
P (mmH$)
P absoluta
P (mmH2O)
P absoluta
(mm) Compresión
#mL 'mL /mL 7mL
* 2 +
.; #<.; 'G.; /;.;
#< '< /;
"pansión
H#mL H'mL H/mL H7mL
* 2 +
## #J ' /<
# ' 'J /;
Tabla 2: Registro de datos: Manómetro de Agua m' comprimidos
ha
'ectura
hc
(mm)
(mm) Compresión * 2 +
#mL 'mL /mL 7mL
/7 G' ## #7<
/#
"pansión * 2 +
H#mL H'mL H/mL H7mL
/< G7 # #7'
/< G/ #< #7G
;
Cálculos Presión absoluta del sistema
Pf = ρgh ( Hg ) = ρgh ( H 2 o )
Presión Condició n Pa-Patm Pa.Pma n Pa/Patm
E8,
Pman>'3 ? mm 49
Pa0) mm49
Pa0) a&m
Pa0) Pa
Pa0) mm49
Pa0) a&m
# ' / 7 ; < G J Presión
E8, Condició n
Pa-Patm Pa.Pma n Pa/Patm
Pman>'3 ? mm
Pa0) mm
H 2 o
H 2 o
Pa0) Pa
# ' / 7 ; < G J
Pr!)i*n a&m3):=ri%a "3%a"K T!m,!ra&-ra am0i!n&!K
<
G
Cálculos Incertidumbre: Masa del cono
´= m
∑ x = 303.9 =10.13 g i
n
30
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
0(")
( 10.13− x i )2 0.29 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i= 1
5#
30
Ua =
0a(")1 (*3) 0r 444444(*5)
5'
√ 30
UrKr >r!)3"-%i*n !" in)&r-m!n&3? Ub=
0b(")1(*6)
0c(")1 (*7)
0.1
Ur 2
=
5#
0,1
5;
2
Uc = √ ( 0,02 ) +( 0,05) 2
2
X = x ± Uc
5; x´ =10.1 ± 0,5 g
8
Incertidumbre: Altura del cono
´= m
∑ x =7.6 cm i
n
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
0(")
( 7.6 − xi )2 0.004 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i =1 30
−4
0a(")1 (*3)
Ua =
0.10,3 × 10
√ 30
−4
0,3 × 10
−5
2,4 × 10
0r 444444(*5) 0b(")1(*6)
0c(")1 (*7)
UrKr >r!)3"-%i*n !" in)&r-m!n&3? Ub =
Ur
=
2
Uc = √ ( 2,4 × 10
−5
5#
0,01
−3
5 × 10
2
2
−3
5 × 10
) +(5 × 10 ) −3
2
X = x ± Uc
−3
x´ =7,6 ± 5 × 10 cm
8
Incertidumbre: área de la base del cono
Di$m!&r3 7.' /.J' /.J7 7.# 7 /.J
∑ x =1.98 cm ´= m i
n
A = π r
2
Rai3 '.# #.J< #.JG '.; '. #.J;
Fr!%-!n%ia # # ' ' ; '
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
0(")
(1,98− x i )2 0.03 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i =1
0,03
30
0a(")1 (*3) 0r 444444(*5) 0b(")1(*6)
0c(")1 (*7)
Ua =
0,03
√ 30
UrKr >r!)3"-%i*n !" in)&r-m!n&3? Ub =
Ur 2
Uc= √ ( 5,47 × 10
=
−3
5#
0,01
−3
5 × 10
2
2
) +( 5 × 10 )
X = x ± Uc 8
−3
5,47 × 10
−3
2
−3
7.41 × 10
x´ =1,98 ± 0.007 cm
J
Incertidumbre: Volumen del cono Tipo de incertidumbr e
Cálculo 2
V =
9
0c(")1 (*7)
Uc ( x ) =
√
n
∑ ( = i 1
πr h 3
=
&esultado
(12.31 )( 7.61 )
√( )
)
2
31,23 cm ³
3
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
7.61
2
3
∗.092 +
(
12,31 3
X = x ± Uc
0,23
x´ =31.23 ± 0.23 cm
8 Incertidumbre: Densidad del cono Tipo de incertidumbr e
Cálculo
&esultado
ρ
m ( 10.13 ) ρ = = v 31,23
0,32 g / cm ³
Uc ( x ) = 0c(")1 (*7)
√
n
∑ ( = i 1
)
2
√( )
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
X = x ± Uc 8
1
31,23
2
∗.05 2+
(
−1 31
0,003
x´ =0.32 ± 0.003 g / cm ³
#
Incertidumbre: Masa del balín
´= m
∑ x = 2004 = 66.8 g i
n
30
Tipo de incertidumbre
Cálculo
&esultado
0(")
(66.8 − xi )2 6,67 = U ( x ) =∑ 30 −1 29 i=1
5'/
30
Ua =
0a(")1 (*3)
0.23
57
√ 30
UrKr >r!)3"-%i*n !" in)&r-m!n&3?
0r 444444(*5)
Ub=
0b(")1(*6)
Ur 2
=
5#
0,1
5;
2
Uc= √ ( 0,04 ) +( 0,05 ) 2
0c(")1 (*7)
5<
2
X = x ± Uc
x´ =66,8 ± 0,6 g
8
Incertidumbre: radio del balín
Di$m!&r3
∑ x =1,27 cm ´= m i
Rai3 #.'< #.'<; #.'G
232 2,3+ 2,3
n
Tipo de incertidumbre
Cálculo
0(")
(1,27 − xi )2 3 × 10−4 U ( x ) =∑ = 30 −1 29 i=1
Fr!%-!n%ia / ' G
&esultado
30
−3
0a(")1(*3)
Ua =
3,21 × 10
√ 30
−3
3,21 × 10
−5
5,86 × 10
##
UrKr >r!)3"-%i*n !" in)&r-m!n&3?
0r 444444(*5)
Ub=
0b(")1(*6)
Ur
Uc = √ ( 5,86 × 10
−5
0c(")1(*7)
0,01
=
2
5# −3
5 × 10
2
2
−3
5 × 10
) +( 5 × 10 ) −3
2
X = x ± Uc
−3
x´ =1,27 ± 5 × 10 c m
8 Incertidumbre: Volumen del balín Tipo de incertidumbr e
Cálculo
V =
9
0c(")1 (*7)
3
3
=
4∗1,27
3
8,58 cm ³
3
√∑ ( ) n
Uc ( x ) =
4πr
&esultado
i =1
2
2 ∂ f 2 3 2 Uc ( x i )=√ ( 4 π ( 1.27) ) + ( 0,23 ) ∂x
X = x ± Uc
0,1
x´ =8,58 ± 0.1 cm ³
8 Incertidumbre: Densidad del balín Tipo de incertidumbr e
Cálculo
&esultado
ρ
m ( 66,8 ) ρ= = v 8,58
7.79 g / cm ³
Uc ( x ) = 0c(")1 (*7)
√
n
∑ ( = i 1
)
2
(√ ) ∗ +( −
∂ f 2 Uc ( x i )= ∂x
X = x ± Uc 8
1
8,58
2
2
0,1
6
8,5
0,09
x´ =7,79 ± 0.09 g / cm ³
#'
#iscusión y nálisis de resultados La i,*&!si) a )i3 a%!,&aa +a 6-! "a !n)ia !" 0a"ín r!)-"&* )!r ma+3r a "a !" %3n3. E)&! a%i!r&3 )! !0i* !n 9ran m!ia a 6-! a" )!r am03) 301!&3) !" mi)m3 ma&!ria"5 )a0íam3) 6-! "a !n)ia r!%aía !n 9ran m!ia a" &ama3 !" 301!&3. Sa0i!n3 6-! "a !n)ia !) "a r!"a%i*n !n&r! "a ma)a + !" 23"-m!n5 a" &!n!r 3) 301!&3) !" mi)m3 ma&!ria" !) :$%i" a)-mir 6-! "a !n)ia !" m$) 9ran! )!r$ "a ma+3r. N3 30)&an&! !) im,3r&an&! m!n%i3nar 6-! !n !" %a)3 !" %3n35 "a in%!r&i-m0r! )! r!-13 !n 9ran m!ia5 %r!!m3) 6-! !)&3 ,-!! !0!r)! a 6-! &!níam3) m$) a&3) ,ara !&!rminar "a !n)ia !" mi)m3. E) !%ir5 ,-im3) m!ir5 a"&-ra5 ma)a + i$m!&r3 mi!n&ra) 6-! !n !" 0a"ín &an )3"3 m!i3) "a ma)a + !" i$m!&r3. E" mar9!n ! !rr3r !" !8,!rim!n&3 :-! m-+ ,3%35 ,3r &a" m3&i23 "a 2aria%i*n !n "3) a&3) !) mínima. A)í mi)m35 !" 2a"3r ! "a) in%!r&i-m0r! !) mínim3 + a" 30&!n!r !" m!n)-ran35 =)&! a %3m3 r!)-"&a3 -na 2aria%i*n mínima 6-! n3 )! )a"! !" ran93 !n 6-! )! !n%-!n&ran "3) a&3) 30&!ni3). P3r 3&r35 !" nm!r3 ! m!i%i3n!) >/ !n &3&a"? !) a!%-a3 ,ara !" ,r3,*)i&3 ! "a ,r$%&i%a5 ,-!) n3) ,!rmi&! man&!n!r -n 0-!n ni2!" ! %3n:ian@a. A)í mi)m3 !" in)&r-m!n&3 -&i"i@a3 ,ara m!ir !" i$m!&r3 + "a a"&-ra >2!rni!r? 6-! ,!rmi&i* r!-%ir "a in%!r&i-m0r! !" in)&r-m!n&3 a)&a -na mi"=)ima.
Conclusiones Una 2!@ %3n%"-ia "a ,r$%&i%a5 ,-!! a:irmar)! 6-! !" ,r3%!imi!n&3 !8,!rim!n&a" + "3) in)&r-m!n&3) !"!9i3) :-!r3n "3) a!%-a3). A ,!)ar ! !)&35 "a in%!r&i-m0r! )i!m,r! ,-!! )!r r!-%ia -n ,3%3 m$)5 ,3r "3 6-! ! &!n!r 6-! a%!r m!13ra) a" ,r3%!imi!n&3 )! )-9i!r! 6-! )! r!a"i%! -n ma+3r nm!r3 ! m!i%i3n!) + 6-! !" ,!)3 ! "3) 301!&3) )! a9a %3n -na 0a"an@a i)&in&a %-+a in%!r&i-m0r! )!a m!n3r.
;iblio$ra%
#/
