Adelanto De Ondas 14.docx

CURSO: ONDAS Y CALOR LABORATORIO N°3 TERMODINÁMICA. GASES IDEALES

Apellidos y Nombres:

Nota:

LUQUE MAMANI, JEAN PIERRE Alumno (s):

MAMANI HINCHO, SOLEDAD MORALES RAMOS, GIAN FRANNCO

Profesor: Programa Profesional:

Fecha de entrega:

JULIO CESAR RIVERA TACO OPERACIÓN DE PLANTA DE PROCESOS MINEROS (C19)

20

04

2018

Grupo:

A

Mesa de trabajo:

2

1. INTRODUCCIÓN: El presente informe verificaremos las leyes y el comportamiento de los gases, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases que obedecen estas leyes son llamados gases ideales o perfectos. Para la preparación y llenado de los tanques de oxígeno, nitrógeno, hidrogeno, helio, argón, acetileno, neón, freón, metano, etano, propano, butano, etc. que se usan en la industria en general, y algunos en medicina. En el cracking del petróleo, en los hornos de secado de diferente clase, en las cámaras frigoríficas y cuartos fríos. En maquinaria que trabaja con gases comprimidos.

2. OBJETIVOS: 2.1. OBJETIVOS GENERAL:  Analizar la ley de Boyle en los gases ideales de un proceso isotérmico. 2.2. OBJETVOS ESPECIFICOS:  Calcular el número de moles en una cantidad de aire.  Determinar el trabajo realizado en un sistema de proceso isotérmico.

 Utilizar el software Pasco Capstone para la verificación de los datos estadísticos respecto a la información registrada.

3. ORGANIZADOR VISUAL:

4. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS: 4.1. EXPERIENCIA DE LA LEY DE BOYLE. 4.1.1. Paso 1: Ingresamos al programa PASCO CAPSTONETM, insertamos la tabla y gráfica de cuatro columnas, luego conectaremos el sensor de temperatura y presión. 4.1.2. Paso 2: Posteriormente procederemos a configurar el sensor en el programa, para lo cual haremos doble clic en “configuración” y cambiaremos si es necesario las unidades de las variables (presión, temperatura, volumen). 4.1.3. Paso 3: Luego insertaremos los datos en la columna de volumen (ml), de acuerdo de las medidas de la jeringa (60 ml, 55 ml, 50ml, 45ml, 40ml, 35ml, 30ml, 25ml). 4.1.4. Paso 4: Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono Gráfico sobre el icono sensor de temperatura y seleccionamos la gráfica temperatura vs tiempo, luego determinaremos la temperatura ambiental T0 del laboratorio. 4.1.5. Paso 5: Ahora insertamos el sensor de presión absoluta. Entramos al icono CONFIGURACION luego seleccionamos velocidad de muestreo, luego vaya a opciones y en muestreo manual seleccionamos conservar valores de datos solo si se solicita. Renombramos la medida a tomar como volumen y las unidades en mL, según como lo puede ver en la (FIG 4.1.4).

FIG 4.1.4. configuración del sensor

4.1.6. Paso 6: Finalmente, empecemos a grabar obtener datos que aparecerá en una ventana y a la vez obtendremos una gráfica FIG. 4.1.6.

FIG. 4.1.6. Datos obtenidos y el trabajo.

4.2. RESULTADOS: 4.2.1. DATOS OBTENIDOS DE LA GRÁFICA (FIG. 4.1.6.) GRÁFICA 4.2.1. TABLA DE VALORES (T, V, P, n) TEMPERATURA PRESION(kPa) VOLUMEN(ml) (K) 299.5 300.3 300.9 301.7 302.4 303.2 304.1 305

88.4 94 103.8 118.2 133.5 155.1 184.5 211.5

60 55 50 45 40 35 30 25

N.º DE MOLES (mol) 2.13 2.07 2.08 2.12 2.12 2.15 2.19 2.09

FIGURA 4.2.1. GRAFICA DE TRABAJO(W) REALIZADO.

 Como podemos ver observar el trabajo (W) experimental es de -4695.1 kPa/ml. Por lo cual la temperatura es constante.

GRÁFICA 4.2.2 VOLUMEN / PRESIÓN

volumen(ml)/presión(kPa) 250 211.5

200 184.5 155.1

150 133.5 100

88.4

94

60

55

103.8

118.2

50 0

VOLUMEN 60 55 50 45 40 35 30 25

PRESION 88.4 94 103.8 118.2 133.5 155.1 184.5 211.5

50

45

40

35

30

25

 En la GRAFICA 4.2.2 podemos observar claramente que al aumentar la presión (P) disminuye el volumen (V), es decir que son inversamente proporcionales. Si se multiplican los valores de P y V, se observa que siempre se obtiene el mismo número. Boyle enunció la ley que lleva su nombre de la siguiente manera: “La temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a la presión.” Esto quiere decir que P V = constante

5. CUESTIONARIO: 6. APLICACIONES: Se presentarán un mínimo de 2 aplicaciones del tema del laboratorio referido a su especialidad. 6.1 Una masa de hidrogeno ocupa un volumen de 80 m3 a 20 oC y 2KN/ cm2. ¿Cuál es su volumen a – 5 oC y 6 KN/ cm2? (P1*V1)/T1 = (P2*V2) /T2 (19.74 atm * 80*103L) / 293 K (59.21 atm * V2) / 268 K V2 = 24.39 m3 6.2 El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanece constante. Como la presión y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Charles y Gay-Lussac:

V1 V2  T1 T2

El volumen lo podemos expresar en cm3 y, el que calculemos, vendrá expresado igualmente en cm3, pero la temperatura tiene que expresarse en Kelvin.

V2 200cm 3  ; V2  247,78cm 3 . 293K 363K 7. OBSERVACIONES: 7.1. Nos dimos cuenta que al ver fugas en las conexiones, por que de eso dependió nuestros datos obtenidos. 7.2. Obtuvimos un margen de error de 2,3 %, esto quiere decir que está dentro de nuestro rango permitido del 10%. 7.3. Cada vez que la presión aumenta el volumen disminuye; quiere decir que, cada vez que la fuerza aplicada al embolo de la jeringa es mayor , hace que el volumen disminuya. 8. CONCLUSIONES: 8.1. Se pudo comprobar la ley de Boyle, ya que el producto de la presión y volumen será constante (P*V=cte.). 8.2. También, identificamos que el volumen de la cámara de aire, siempre será proporcional a la longitud del tramo o medida de la jeringa que ocupa el gas encerrado.

8.3. Se pudo relacionar con el proceso termodinámico, esto implica cambios en el volumen y/o en la presión, es decir que el trabajo realizado por el sistema es igual al área bajo la curva en un diagrama P-V, por lo cual nos salió negativo FIGURA 4.2.1.