Investigation10 Es
Páginas: 6 (1420 palabras)
Publicado: 24 de mayo de 2015
Material de ayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 10
DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL
DE LOS GASES
La ley general de los gases relaciona la presión P, el volumen V, la temperatura T, el número de
moles n, y la constante universal de los gases R, como PV = nRT. Una jeringuilla cerrada
herméticamente y con una cantidad determinada de gas en su interior ve reducido su volumen alsituar masas sobre el extremo del émbolo. La presión atmosférica es P0, la masa m, el área de la
sección transversal del émbolo es A, la gravedad g y la presión aplicada resultante es la fuerza
dividida por el área o
mg
.
A
mg ·
1
g
§
A partir de la ecuación nRT = PV = ¨ P0 +
( R nT ) = m §¨ ·¸ + P0 . Una
¸ V obtenemos
V
A ¹
© A¹
©
representación gráfica de la inversa del volumen en relación con lamasa produce como resultado
una línea recta, a partir de la cual se puede calcular R. Esto supone que la temperatura se
mantiene constante y determinamos n.
Se cierra una jeringuilla calibrada con un émbolo. Las masas se disponen cuidadosamente en la
parte superior del émbolo como se muestra.
masas
jeringuilla
émbolo
aire
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007
Material deayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 10
La jeringuilla está calibrada desde cero hasta 35 cc en intervalos de 1 cc. Se estima que la
incertidumbre en la medición del volumen es 0,4 cc. Resulta difícil leer la escala y el borde del
émbolo tiene una anchura perceptible, así que la incertidumbre es de por lo menos ±0,4 cc a
pesar de que la menor lectura sea de 0,1 cc.
Cada masa de 500 g se pesóusando una balanza digital con precisión de 0,1g. En todos los casos
las masas medidas se diferenciaron en menos de 1 g. Una medida típica fue m1 = 499,3 g. Por
tanto, se supone que las masas son precisas hasta ±1 g o sea ∆m = ±0,001 kg.
Medición
datos brutos
Masa
m / kg
∆m = ±0,001 kg
por masa de 500 g
Volumen
V / cm3
∆V = ±0,4 cm3
1
0,000
34,6
2
0,500
33,0
3
1,000
30,0
4
1,50026,9
5
2,000
25,1
6
2,500
23,5
7
3,000
22,0
8
3,500
20,1
9
4,000
19,0
10
4,500
17,8
11
5,000
17,0
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007
Material de ayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 10
El diámetro d de la jeringuilla se midió con un calibrador, resultando ser
d = (2,33 ± 0,01)×10−2m.
2
§d·
El área de la superficie del émbolo es A = π ¨ ¸ = 4, 26× 10−4 m2 .
©2¹
La temperatura de la habitación era de 16ºC o 289 K. Para hallar n, se midió P0 con un
barómetro y resultó ser 1,07 × 105 Pa.
Un mol de un gas en condiciones normales (CN) de presión y temperatura (T = 273K,
P = 1,01×105 Pa) ocupa 2,24×10−2 m3. Por lo tanto,
n=
PV
273 ×1, 07 × 3, 46 × 10−5
0 0 / T0
=
= 1,55 ×10−3 mol
PCNVCN / TCN 289 × 1, 01× 2, 24 × 10−2
donde 3,46×10−5 m3 es elvolumen de la jeringuilla a 289K. Se supone que la gravedad g es
9,81ms−2.
Todos los cálculos, incluida la pendiente, se hicieron sobre la hoja de cálculo del programa de
1
1
gráficas LoggerPro 3.4.6. Un ejemplo:
=
= 2,89 ×104 m−3.
V 1 34, 6 ×10−5 m3
A continuación se presenta la gráfica de la inversa del volumen (la variable dependiente) en
función de la masa (la variable independiente).
©Organización del Bachillerato Internacional, 2007
Material de ayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 10
Inversa del volumen en función de la masa
Ajuste lineal para: Conjunto de
datos | V-1
y = mM+b
m (Pendiente): 6,214 x 103 m-3/kg
b (Intersección Y): 27,64 x 103 m-3
Correlación: 0,9983
Error cuadrático medio: 0,6433
mg ·
§
§1·
§g·
Cuando nRT = ¨ P0 +
¸ V vemos que nRT ¨ ¸ = m ¨ ¸ +P0 y despejamos R.
A ¹
©
©V ¹
© A¹
La pendiente es = 6,214 × 103 m−3kg−1 y así hallamos R =
g
= 8,27 J mol−1K−1.
(pendiente) AnT
El valor experimental difiere menos del 1% del valor aceptado para R, que es 8,31 J mol−1K−1.
Sin embargo, esto no significa que el valor aceptado esté dentro del rango de incertidumbre del
valor experimental. Para expresar correctamente nuestros resultados, en la...
Trabajo práctico 10
DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE UNIVERSAL
DE LOS GASES
La ley general de los gases relaciona la presión P, el volumen V, la temperatura T, el número de
moles n, y la constante universal de los gases R, como PV = nRT. Una jeringuilla cerrada
herméticamente y con una cantidad determinada de gas en su interior ve reducido su volumen alsituar masas sobre el extremo del émbolo. La presión atmosférica es P0, la masa m, el área de la
sección transversal del émbolo es A, la gravedad g y la presión aplicada resultante es la fuerza
dividida por el área o
mg
.
A
mg ·
1
g
§
A partir de la ecuación nRT = PV = ¨ P0 +
( R nT ) = m §¨ ·¸ + P0 . Una
¸ V obtenemos
V
A ¹
© A¹
©
representación gráfica de la inversa del volumen en relación con lamasa produce como resultado
una línea recta, a partir de la cual se puede calcular R. Esto supone que la temperatura se
mantiene constante y determinamos n.
Se cierra una jeringuilla calibrada con un émbolo. Las masas se disponen cuidadosamente en la
parte superior del émbolo como se muestra.
masas
jeringuilla
émbolo
aire
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007
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La jeringuilla está calibrada desde cero hasta 35 cc en intervalos de 1 cc. Se estima que la
incertidumbre en la medición del volumen es 0,4 cc. Resulta difícil leer la escala y el borde del
émbolo tiene una anchura perceptible, así que la incertidumbre es de por lo menos ±0,4 cc a
pesar de que la menor lectura sea de 0,1 cc.
Cada masa de 500 g se pesóusando una balanza digital con precisión de 0,1g. En todos los casos
las masas medidas se diferenciaron en menos de 1 g. Una medida típica fue m1 = 499,3 g. Por
tanto, se supone que las masas son precisas hasta ±1 g o sea ∆m = ±0,001 kg.
Medición
datos brutos
Masa
m / kg
∆m = ±0,001 kg
por masa de 500 g
Volumen
V / cm3
∆V = ±0,4 cm3
1
0,000
34,6
2
0,500
33,0
3
1,000
30,0
4
1,50026,9
5
2,000
25,1
6
2,500
23,5
7
3,000
22,0
8
3,500
20,1
9
4,000
19,0
10
4,500
17,8
11
5,000
17,0
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007
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El diámetro d de la jeringuilla se midió con un calibrador, resultando ser
d = (2,33 ± 0,01)×10−2m.
2
§d·
El área de la superficie del émbolo es A = π ¨ ¸ = 4, 26× 10−4 m2 .
©2¹
La temperatura de la habitación era de 16ºC o 289 K. Para hallar n, se midió P0 con un
barómetro y resultó ser 1,07 × 105 Pa.
Un mol de un gas en condiciones normales (CN) de presión y temperatura (T = 273K,
P = 1,01×105 Pa) ocupa 2,24×10−2 m3. Por lo tanto,
n=
PV
273 ×1, 07 × 3, 46 × 10−5
0 0 / T0
=
= 1,55 ×10−3 mol
PCNVCN / TCN 289 × 1, 01× 2, 24 × 10−2
donde 3,46×10−5 m3 es elvolumen de la jeringuilla a 289K. Se supone que la gravedad g es
9,81ms−2.
Todos los cálculos, incluida la pendiente, se hicieron sobre la hoja de cálculo del programa de
1
1
gráficas LoggerPro 3.4.6. Un ejemplo:
=
= 2,89 ×104 m−3.
V 1 34, 6 ×10−5 m3
A continuación se presenta la gráfica de la inversa del volumen (la variable dependiente) en
función de la masa (la variable independiente).
©Organización del Bachillerato Internacional, 2007
Material de ayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 10
Inversa del volumen en función de la masa
Ajuste lineal para: Conjunto de
datos | V-1
y = mM+b
m (Pendiente): 6,214 x 103 m-3/kg
b (Intersección Y): 27,64 x 103 m-3
Correlación: 0,9983
Error cuadrático medio: 0,6433
mg ·
§
§1·
§g·
Cuando nRT = ¨ P0 +
¸ V vemos que nRT ¨ ¸ = m ¨ ¸ +P0 y despejamos R.
A ¹
©
©V ¹
© A¹
La pendiente es = 6,214 × 103 m−3kg−1 y así hallamos R =
g
= 8,27 J mol−1K−1.
(pendiente) AnT
El valor experimental difiere menos del 1% del valor aceptado para R, que es 8,31 J mol−1K−1.
Sin embargo, esto no significa que el valor aceptado esté dentro del rango de incertidumbre del
valor experimental. Para expresar correctamente nuestros resultados, en la...
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