INFORME DE PRÁCTICAS DE TALLERES Y LABORATORIOS

Laboratorio de Física

PROCESO ISOTÉRMICO DE UN GAS IDEAL

Integrantes: Bolaños Mishell Caicedo Alejandra Cañizares Santiago

Fecha de realización de la práctica: 10/11/2014

Carrera: Ing. Industrial y Procesos

Curso: 2A-1

Grupo: 2

Fecha de presentación del informe: 17/11/2014

Introducción:

En termodinámica se estudia al estado de un sistema el cual se describe mediante dos tipos de variables; las llamadas variables de estado que son ( Presion, Volumen, Temperatura) y las conocidas como variables de transferencia que son ( Calor, Energia, Trabajo). Estas variables se relacionan mediante la ecuación de estado y las leyes de la termodinámica.

Definición de las variables de estado y las variables de transferencia.

PRESION.- Es la que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie

VOLUMEN.-  Es el espacio ocupado por un cuerpo y es la extensión en tres dimensiones de una región del espacio.

TEMPERATURA.- Magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro

CALOR.-  Transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas

ENERGIA.-  Capacidad para realizar un trabajo.

TRABAJO.- Es cuando una  mueve un cuerpo y libera la energía potencial de este

Un gas ideal es aquel que en teoría se mantiene a una presión muy baja, en este caso las

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fuerzas inter atómicas son muy débiles y el volumen que ocupan es muy pequeño en relación con los espacios intermoleculares.

LEY DE BOYLE.-

Si T= cte la Pα1V

Si la presion aumenta el volumen disminuye si la Temperatura es constante.

LEY DE CHARLES.-

Si P= cte Tα V

Si la temperatura es proporcional al volumen la presion es constante

ECUACION DE ESTADO

Pv=nRT

En donde

n= Numero de moles

R= Constante universal de gases

P= Presion

V= Volumen

T= Temperatura

En donde R= 0,082L×atmK ×mol

Objetivos:

Estudiar el comportamiento de un gas en donde la presión y el volumen varían mientras la temperatura y la masa son constantes.

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Materiales y Métodos:

Material de Montaje 1 tubo manométrico (tubo en U) Vaso de precipitados 250 mL Pie de rey 1 Termómetro Alcohol 2 Reglas graduadas en mm Jeringa

Se midió el diámetro interno del tubo manométrico con el pie de rey luego se determinó la densidad del líquido que utilizamos, seguidamente introducimos el alcohol en el manómetro, luego se selló una de las dos ramas del manómetro; de esta forma se llenó el volumen del aire a la presión atmosférica en el extremo sellado. Con la jeringa pusimos alcohol en el manómetro y cerramos la válvula del manómetro y medimos la altura H del aire encerrad, seguidamente se colocó alcohol más o menos 2 0 3 cm por la rama abierta para comprimir el aire. Luego se midió la altura H dela columna del aire encerrado en el tubo izquierdo y también medimos la diferencia de alturas h en el tubo de la derecha de los niveles de alcohol, repetimos el mismo paso por cuatro veces más y por último se midió la temperatura ambiente con el termómetro y se transformó a grados Kelvin.

Resultados y discusión:

Realice un esquema gráfico, del montaje de la práctica.

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H (m )Aire

h (m )Alcohol

V (m3 ) Aire 1V

(m−3) P=Po+ ρgh(Pa) W (J ) n(mol)

0,203 0,00 6,377×10−4 1568,13 1,013×105

0,202 0,018 6,346×10−4 1575,79 1.014×105

0,201 0,04 6,314×10−4 1583,78 1.016×105

0,199 0,054 6,251×10−4 1599,74 1.017×105

0,198 0,065 6,220×10−4 1607,71 1.018×105

0,197 0,11 6,188×10−4 1616,03 1.021×105

TRABAJOS

Con la altura H del aire encerrado, calcular el volumen V= 14π D2H y luego calcular

1V

D=4×10−3

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V= 14π D2H

V 1=14π 4×10−3(0,203)

V 1=6,377×10−4

V 2=14π 4×10−3(0,202)

V 2=6,346×10−4

V 3=14π 4×10−3(0,201)

V 3=6,314×10−4

V 4=14π 4×10−3(0,199)

V 4=6,251×10−4

V 5=14π 4×10−3(0,198)

V 5=6,220×10−4

V 6=14π 4×10−3(0,197)

V 6=6,188×10−4

V= 1V

V 1=1

6,377×10−4

V 1=1568,13

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V 2=1

6,346×10−4

V 2=1575,79

V 3=1

6,314×10−4

V 3=1583,78

V 4=1

6,251×10−4

V 4=1599,74

V 5=1

6,220×10−4

V 5=1607,71

V 6=1

6,188×10−4

V 6=1616,03

Calcular la presión absoluta del gas con la formula P=Po+ ρgh si Po=1,013.105Pa

P=Po+ ρgh

P1=1,013.105+(790)(9,8)(0,00)

P1=1,013.105Pa

P2=1,013.105+(790)(9,8)(0,018)

P2=101439.36 Pa

P2=1.014×105Pa

P3=1,013.105+(790)(9,8)(0,04)

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P3=101609.68 Pa

P3=1.016×105Pa

P4=1,013.105+(790)(9,8)(0,054 )

P4=101718,07 Pa

P4=1.017×105 Pa

P5=1,013.105+(790)(9,8)(0,065)

P5=101803.23 Pa

P5=1.018×105 Pa

P6=1,013.105+(790)(9,8)(0,11)

P6=102151,62 Pa

P6=1.021×105Pa

Realizar las gráficas P – V y P – 1V

en Excel o en Hoja milimetrada y determinar:

El valor de la constante de proporcionalidad (C) calculando la pendiente del grafico ¿Qué representa este valor? Y obtener la ecuación particular de la gráfica.

Calcular el número de moles con n= CRTC es la constante de la 2da grafica, utilizar la

temperatura ambiente en grados kelvin

Calcular el trabajo con la relación W=nRTIn(VfVo

) tomando de dos en dos los valores del

volumen en la respectiva columna.

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Conclusiones:

Cuestionario de investigación:

1. Si en un gas ideal su volumen y su temperatura se duplican y cuadriplican, respectivamente, la presión (a) permanece igual, (b) disminuye por un factor de 2, (c) disminuye por un factor de 4, (d) se incrementa por un factor de 2 o (e) se incrementa por un factor de 4

Al duplicar tanto el volumen como la temperatura la presión del gas permanece CONSTANTE. Y si se cuadruplica, se reduce a la mitad o permanece igual, la presión siempre será la misma,

ya que esta es directamente proporcional a la temperatura e inversa al volumen.

2. Si un gas se comprime isotérmicamente, ¿cuál de los siguientes enunciados es verdadero? (a) La energía se transfiere al gas por calor, (b) No se realiza trabajo sobre el gas, (c) Aumenta la temperatura del gas. (d) La energía interna del gas permanece constante. (e) Ninguno de esos enunciados es correcto.

( e) Ninguno de esos enunciados es correctoPorque si un gas se comprime isotérmicamente permanece constante la Temperatura.

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3. Explicar los proceso termodinámicos: adiabático, isobárico, isovolumétrico, isotérmico

ADIABATICO.- Es aquél en el cual el sistema no intercambia calor con su entorno. El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno.

ISOBARICO.- Es aquel donde la presion siempre permanece constante a lo largo del proceso. El calor, el trabajo y la variación de una energía interna son diferentes de cero.

ISOVOLUMETRICO.- Un proceso isovolumetrico es aquel donde el volumen permanece constante a lo largo del proceso.

ISOTERMICO.- Es aquel en donde el cambio de temperatura reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el sistema.

4. ¿A qué procesos termodinámicos corresponden los siguientes problemas?a. Una muestra de 1.0 mol de un gas ideal se mantiene a 0.0°C durante una

expansión de 3.0 L a 10.0 L Isotérmico

b. Suponga que 1.00 g de agua se vaporiza a presión atmosférica Isotérmico

c. Una barra de cobre de 1.0 kg se calienta a presión atmosférica de modo que su temperatura aumenta de 20°C a 50°C

Isobárico

Referencias:

Cengel, Yunus A. (2004), Proceso Isotermico (2ª edición), México: McGraw-Hill.

Faires, V.M. (1973), Gases ideales, México: Uteha.

Valderrama, J.O. (2009), Apuntes de Termodinámica Básica.

Wark, K. (1991), Termodinámica (5ª edición), México: McGraw-Hill.

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