llei dels gasos

5.1 Llei dels gasos ideals

Amb un programa de tractament de dades fes una representació de la temperatura en funció de la pressió.




Dibuixa l’ajusta corresponent i determina el pendent. Amb el valor del `pendent que hagis obtingut, calcula la densitat de l’aire. Compara aquest valor amb el que pugis trobar en qualsevol llibre de l’assignatura de Física I. Justifica les discrepànciesque pugui haver.


El pendent de la recta com bé indica l’equació de la recta és 1,87 i el coeficient de correlació és 0,99.
Si apliquem la fórmula dels gasos ideals PV=nRT , sabent que la densitat és ρ=m/v i sabent que la massa molar de l’aire és de 0.029kg/mol, obtenim que la densitat de l’aire és 1.89.
La densitat de l’aire trobada en qualsevol llibre és 1.2 kg/L. Aquesta diferènciaentre els resultats pràctics i teòrics por ser deguda a l’error de la temperatura i la pressió per part dels instruments emprats.
La gràfica hauria de ser lineal si fos un gas ideal però l’aire no és un gas ideal ja que es tenen en compte els xocs entre molècules i contra el recipient.







5.2 Motor de calor


Amb els valors del volum i la pressió corresponents a cada un dels quatrepunts a,b,c i d del cicle fes un diagrama tal com es de la figura 3. Determina quina es l’àrea en (mm al quadrat) tancada per les rectes que uneixen aquest quatre punts. Aquesta area és proporcional al treball útil, per tant fes les conversions d’unitats pertinents i determina quin es el treball útil, en Joules fet pel motor tèrmic:






Hem calculat l’àrea mitjançant una integral doble.Fixant l’eix de las “y” y fent que les “x” vagin de la recta inferior a la superior. El àrea trobada és 0.007798 m2 que equival al seu treball útil.

Indica en quins dels quatre processos que tanquen el cicle del motor fa treball sobre l’entorn i en quins l’entorn fa treballs sobre el motor. Pensa en els processos en els quals canvia el volum del motor, i en com el motor ha estat capaç d’aixecar lapesa. Indica en quins processos hi ha intercanvi de calor. Justifica totes les respostes.


Tal com mostra el gràfic annex al treball, s’observen els 4 punts del cicle. Així, si l’observem podrem deduir que en el pas del punt a al punt b és un procés a volum pràcticament constant i augment de pressió per tant es un procés isocor, per tant no fa treball.
Dels punts b al punt c, la pressió ésconstant i el volum augmenta per tant es un procés isobàric, aquí doncs el cilindre està fent treball a l’entorn. De c a d passa el mateix que de a a b i evidentment de d a a passa el mateix que de a a b

Amb l’equació 2 i fent servir el valors de la temperatura que has mesurat per la font calenta i la font freda, determina quin seria el rendiment del motor si aquest funciones com una Màquina deCarnot. Aquest seria el màxim rendiment que es podria obtenir d’una màquina tèrmica que treballa entre aquestes dues fonts de temperatura. El rendiment de la màquina tèrmica que has utilitza és evidentment inferior.


Si es tractés de la màquina de Carnot, i fos tot ideal, obtindríem el seu rendiment seguint la fórmula següent, tot tenint en compte que la font freda està a 273º kelvin i lafont calenta 373º kelvin:

ε=1- Tf/Tc


Així doncs el resultat és:

ε= 23.9%
































6. Qüestions:


1. Fes un càlcul del treball utilitzant que

Wutil=⌡PdV

i suposant que l’aire a l’interior del recipient es comporta com un gas ideal de capacitat calorífica a volum constant C= 5/2nR. En els processos adiabàtics el treball espot determinar fent servir que: W= C( Tf- Ti).
Justifica les discrepàncies que hi pugui haver entre el treball útil determinat en aquesta qüestió i la mesura experimental:

Suposant que en el recinte de l’apartat 2 tenim dos treballs isotèrmics (temperatura constant) i dos adiabàtics( Q constant) apliquem les següents fórmules:

W=nRT ln(P1/P2)

W=Cv(Tfinal-Tinicial)

A partir d’aquí...