Práctica Ley de Boyle


Ley de Boyle.

Objetivos:

Comprobar la relación que existe entre la presión y el volumen de un gas al comprimirlo.
Calculas experimentalmente el trabajo realizado al comprimir el gas contenido en una jeringa.
Encontrar la constante de proporcionalidad de Boyle, a partir de las grafícas.
Resumen:

En la primera parte de esta práctica, llenamos una jeringa de 20ml con aire y la conectamos alsensor de presión de Logger- Pro. Luego, fuimos presionando el émbolo de la jeringa poco a poco y tomamos los valores de presión que ejercía el gas cada 2ml hasta llegar a la marca de los 6ml. Graficamos presión vs. Volumen en la computadora y así obtuvimos la función que tuvimos que integrar para conocer el trabajo realizado por el gas.

Para la segunda parte, aprovechando los valores queobtuvimos anteriormente, añadimos una nueva variable “1/V” al programa de computadora. Una vez realizado esto, graficamos la presión vs. 1/V para obtener una función lineal la cual, nos dio el valor de la constante “k” de proporcionalidad. Finalmente obtuvimos el porcentaje de error de nuestro experimento al comparar el valor teórico de k (pendiente de la recta) con el valor experimental (el promedioobtenido de los valores de k en cada punto) para ver que tan confiables son los resultados experimentales.

Introducción:

Un gas ideal es aquel donde todas las colisiones entre los átomos y/o moléculas son perfectamente elásticas(no hay pérdida de energía cinética) y además, no existen fuerzas de atracción intermoleculares. En estos gases, toda le energía interna esta en forma de energíacinética y cualquier variación en la energía interna del mismo trae consigo un cambio en la temperatura de estos gases. Se caracterizan por tres variables de estado: Presión(P), Temperatura(T) y Volumen (V).
La Ley de Boyle relaciona el volumen y presión de una cierta cantidad de gas mantenida a una temperatura constante. La ley establece que el volumen es inversamente proporcional a la presión: PV= k;donde k es constante si la masa y la temperatura permanecen igual como constantes.

Basándonos en esto podemos anticipar que a medida que la presión aumenta el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. Aplicando la ley de los gases ideales para procesos isotérmicos se cumple que P1V1=P2V2.

1. El concepto de trabajo aplicado a gases (compresión y expansión) ycómo se calcula.

Compresión: Tomando como referencia el tamaño de las partículas de un gas, existe un espacio grande de vacio entre ellas, lo que hace posible su comprensión o compresibilidad, es decir, la reducción o disminución de los espacios vacíos entre sus moléculas; lo cual se logra aumentando la presión y/o disminuyendo la temperatura.

Expansión: Cuando se calienta una muestra degas, aumenta la velocidad promedio de sus partículas, las cuales se mueven en un espacio mayor, dando como resultado que todo el gas aumenta su volumen se han expandido.

Un sistema termodinámico puede intercambiar energía con su entorno por transferencia de calor o mediante trabajo mecánico. Cuando un sistema a presión P cambia su volumen de V1 a V2, efectúa una cantidad de trabajo W dada porla integral de presión P con respecto al volumen V. Si la presión es constante, el trabajo efectuado es igual a P multiplicado por el cambio de volumen. Un valor negativo de W implica que se efectúa trabajo sobre el sistema. El trabajo es calculado dada el área bajo la curva:








Material:

Computadora con mouse.
Lab-Pro.
Sensor de presión.
Jeringa de plástico de 20ml.


Resultados:Actividad 1.

Tabla 1.1
Volumen +/- 0.5 ml
Presión +/- 0.005 kPa
20 ml
73.18 kPa
18 ml
81.25 kPa
16 ml
87.07 kPa
14 ml
95.02 kPa
12 ml
105.69 kPa
10 ml
122.60 kPa
8 ml
148.80 kPa
6 ml
192.01 kPa

Gráfica 1.1
(Presión vs. Volumen)


Se observa en la gráfica una curva  por lo que se trabajó con potencial. Asimismo se observó que cuando la presión se duplica el volumen se reduce a la mitad y así...