Facultad De Ingeniería
División De Ciencias Básicas
Coordinación de Física General y Química
Departamento de Termodinámica
Alumno: Mendoza Villa Omar Profesor: Martínez Bautista Abraham Laurencio M.I Cuestionario Previo “Ley
Fecha: 27/03/2012 Grupo: 10 Grupo Teoría: 3
De Charles”
Ley de Charles:
1. ¿Qué es un proceso termodinámico, termodinámi co, isotérmico, isobárico, isométrico y casiestático? Es el campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de sistemas macroscópicos de materia y energía. Un proceso termodinámico se produce cuando un sistema macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro. Las variables más comunes en el estudio de los procesos termodinámicos son: Temperatura, volumen, presión y calor (energía), en especial son importantes las transformaciones en las cuales una de estas variables permanece constante. Proceso Isotérmico: Es un proceso en el cual la temperatura permanece constante durante la operación. La energía interna de un gas es función de la temperatura exclusivamente. Es un un proce proceso so a tem tempe perat ratura ura consta constante nte.. En genera general,l, ning ninguna una de las las can cantid tidad ades es ,Qy W son nulas. Hay una excepción: la energía interna de un gas perfecto depende sola olament mente e de de la la te tempe mperatura tura.. En En co consecu ecuenc encia, ia, pa para un gas gas per perfec fecto , y Q = W. Se denomina gas perfecto a un gas que sigue la ley pv = nRT, donde n es el número de moles, y R una constante. Proceso
Isobárico:
Es
un
proceso
a
presión
constante;
en
consecuencia:
y se tendrá
Si la presión no cambia durante un proceso, se dice que éste es isobárico. Un ejemplo de un proceso isobárico es la ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor está abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante. En el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta con la adición de calor, en lugar de esto, hay un cambio de fase de agua a vapor. Proceso Isométrico: En este proceso la temperatura permanece constante. Como la energía interna de una gas ideal sólo es función de la temperatura, en un proceso isotérmico de un gas ideal la variación de la energía interna es cero (∆ U= 0) La curva hiperbólica se conoce como isotérmica. Proceso Casi-Estático: Es un proceso ideal, en la práctica no existen, pero es muy útil para estudiar sistemas obteniendo resultados muy buenos. Consiste en estudiar un sistema dinámico como una sucesión de infinitos sistemas estáticos, es decir, para cada momento se puede tomar como todos los parámetros fijos, aunque estos en realidad están cambiando.
2. Se miden experimentalmente los valores de las variables u y w. Se cree que entre ellas existe una relación lineal. Establezca los mejores valores de la pendiente y de la ordenada al origen. ¿Cuánto vale el coeficiente de correlación? U w
2.4
4.8
7.2
9.6
12
14.4
16.8
15.43
19.35
23.23
27.15
31.03
34.95
38.83
Pendiente: 1.625 Ordenada: 11.5385 Coeficiente de correlación: .999999194
3. Enuncia la ley de Charles. 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. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.
4. Mencione 10 gases a los que puede aplicarse la ley de Charles. La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética).
Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834. 5. ¿Es lo mismo proceso que trayectoria? Justifique. Existe una relación entre ellas, puesto que la termodinámica tiene como uno de sus objetivos fundamentales el de establecer relaciones entre variables de un sistema cuando éste sufre cambios entre estados de equilibrios. En general estos cambios se efectúan en virtud de influencias externas y se dice entonces que el sistema experimenta un proceso. Es posible visualizar dicho proceso en el espacio de estados como una trayectoria entré dos puntos cuales quiera del espacio. Al hablar de trayectoria, geométricamente implicamos la existencia de una curva que une a los dos puntos en cuestión. Si esta curva puede trazarse en el espacio de estados, cada punto de ella corresponde a un estado de equilibrio termodinámico del sistema, y el proceso en este caso, consiste en una sucesión de estados de equilibrio. 6. ¿Por qué es necesario el uso de la presión absoluta en los análisis termodinámicos? Para tener una referencia con la cual medir las presiones en cualquier lugar sin importar la presión atmosférica del medio en el que se encuentre el sistema por medir. 7. ¿En qué consiste el ajuste de curvas que se llama “mínimos cuadrados”? Es la aproximación matemática a una recta de un conjunto de puntos dados de un experimento. 8. ¿Cuándo un gas real se comporta como gas ideal? Un gas real se comporta como gas ideal solo cuando la presión y la densidad son relativamente bajas. Es decir, las altas altas presiones o densidades, el comportamiento comportamiento pvT de de un gas real pude desvirase sustancialmente de la ecuación de estado de los gases ideales. 9. Enuncie algunas aplicaciones de la ley de Charles Ley de Boyle (P1V1 = P2V2). Lo puedes observar en un globo que inflas, a mayor presión ejercida, el volumen del globo aumenta. Ley de Charles (V1/ T1 = V2 / T2).- La puedes observar en un globo aerostático. Calientas el gas y este tiende a expandirse más (es decir, el volumen aumenta)
logrando elevar el globo a mayor altura. Ley de Gay Lussac (P1 / T1 = P2 / T2). La puedes observar en las ollas a presión (el volumen es constante. Si calientas la olla, el gas en su interior aumenta su presión. 10. Mencione 10 gases a los que puede aplicarse la ley de Charles. La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.
