ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FÍSICA B

LEY DE BOYLE

NOMBRE: Christian Lindao Fiallos

FECHA DE ENTREGA: 26 de Agosto del 2011

PARALELO 9

I TÉRMINO 2011 – 2012

1.- OBJETIVOS:

Utilizar la ley de Boyle para calcular experimentalmente el número de moles de aire dentro de un recipiente a temperatura constante.

2.- RESUMEN:

La semana pasada armé la práctica de la Ley de Boyle, donde verifiqué que el valor del producto de la presión y volumen de un gas se mantiene constante sin importar las variaciones de dichos valores, así mismo verifiqué que el número de moles de aire se mantuvieron constantes durante todos los cambios de presión y volumen que experimento dicho gas en la práctica. Empecé el experimento tomando un punto de referencia en la llave del dispositivo usado, después medí la temperatura del laboratorio en grados Celsius y la transformé a grados Kelvin, luego abrí lentamente dicha llave e igualé las alturas de las columnas de mercurio del dispositivo, después cerré lentamente la llave y disminuí la altura de la manguera derecha del dispositivo, luego esperé que las alturas de las dos columnas del dispositivo se estabilizaran para anotar los valores de “H” y

“h” para luego aplicar las fórmulas y para obtener la presión y volumen de aire respectivamente, repetí el procedimiento 7 veces más, después grafiqué P GAS vs

(1/V) donde obtuve una pendiente de , con dicho dato apliqué la fórmula y obtuve el número de moles de aire que se mantuvieron constantes durante el

experimento, cuyo valor fue

3.- INTRODUCCIÓN:

Ley de Boyle-Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

Si se mantiene constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

Donde: P1 y V1 son presión y volumen inicial, P2 y V2 son presión y volumen final

Ecuación de Estado, describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal:

Donde: = Presión absoluta (medida en atmósferas)= Volumen (en esta ecuación el volumen se expresa en litros) = Moles de Gas= Constante universal de los gases ideales

= Temperatura absoluta

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Ley de Boyle:

- Primero busqué un punto de referencia en la llave del dispositivo experimental, el cual lo tomé justo en la mitad del eje de rotación de la llave.

- Medí la temperatura del laboratorio en grados Centígrados, y luego la transforme a grados Kelvin.

- Abrí lentamente la llave del dispositivo, para así evitar fugas de gas del mercurio del dispositivo.

- Desplacé la manguera del lado derecho del dispositivo a una altura en la cual la altura del mercurio en sus dos columnas sea aproximadamente igual.

- Cerré la llave del dispositivo lentamente, e inmediatamente desplacé la manguera derecha a una altura apenas menor que la inicial.

- Esperé que se estabilizaran las alturas de las dos columnas de mercurio del dispositivo, y luego medí la distancia desde mi punto de referencia de la llave hasta el nivel de mercurio en la columna izquierda del dispositivo y anote ese valor como “h”.

- Luego medí la distancia entre la columna izquierda y la columna derecha de mercurio y la anoté como “H”.

- Después de medir las distancias “H” y “h”, volví a disminuir la altura de la manguera izquierda del dispositivo.

- Repetí los pasos anteriores 7 veces más y anote los valores de “H” y “h” para cada variación de la manguera izquierda del dispositivo.

- Apliqué la fórmula

para encontrar la presión del para cada par de

medición de “H” y “h”.

- Apliqué la fórmula

para encontrar el volumen del gas para cada par de medición de “H” y “h”, y luego encontré el inverso del dato obtenido (1/V).

- Luego grafiqué PGAS vs (1/V) y encontré su pendiente, con la cuál aplicando la fórmula encontré el número de moles del gas.

5.- RESULTADOS:

1. Observaciones y Datos

a1) Complete la tabla de datos mostrada

Medí los diferentes valores de “H” y “h” y luego encontré el valor de Presión y Volumen del gas (aire) para cada par de datos medidos y obtuve los siguientes resultados:

H(m) x10-2 PGAS (N/m2) x103 h(m) x10-2 V(m3) x10-5 1/V (1/m3) x103

1.40±0.05 99.434±0.067 22.60±0.05 1.052±0.002 95.021±0.210

2.10±0.05 98.501±0.067 23.10±0.05 1.075±0.002 92.964±0.201

3.10±0.05 97.168±0.067 23.40±0.05 1.089±0.002 91.773±0.196

4.20±0.05 95.702±0.067 23.70±0.05 1.103±0.002 90.611±0.191

5.00±0.05 94.636±0.067 24.40±0.05 1.136±0.002 88.011±0.180

6.00±0.05 93.303±0.067 25.10±0.05 1.168±0.002 85.557±0.170

6.60±0.05 92.504±0.067 25.70±0.05 1.196±0.002 83.559±0.163

7.40±0.05 91.437±0.067 26.30±0.05 1.224±0.002 81.653±0.155

Estas son las fórmulas que realicé para encontrar los datos de la tabla anterior:

Presión del Gas:

Error:

Volumen del Gas:

Error:

Inverso del Volumen del Gas:

Error:

a2) Graficar PGAS vs 1/V

80.000 82.000 84.000 86.000 88.000 90.000 92.000 94.000 96.00086.000

88.000

90.000

92.000

94.000

96.000

98.000

100.000

102.000

1/V (1/m)x103

PGAS

(N

/m2)

x10

3

a3) Calcule la pendiente con su respectiva incertidumbre (m ± dm)

2. Análisis

a) Conociendo la temperatura ambiente T0, encuentre ek # de moles (n) de aire.

b) ¿Qué sucede con el volumen de la masa fija de gas, a medida que aumenta la presión?

Al aumentar la presión, el volumen disminuiría ya que estas dos cantidades son inversamente proporcionales

c) ¿Qué sucede cuando el buzo comete el error de subir de golpe y no “librar” el aire?

Antes de subir el buzo estaba sometido a una mayor presión que en la superficie del agua, al subir de golpe disminuiría la presión sobre él lo que ocasionaría una sobre expansión pulmonar aumentando el volumen del aire en sus pulmones drásticamente.

6.- DISCUSIÓN:

A medida que la presión sobre el aire disminuía, aumentaba el volumen del aire, con lo cual se comprobó que la presión es inversamente proporcional al volumen para cualquier gas, y cumple la relación PV=K, lo cual representa una constante que se mantiene al variar los valores de presión y volumen de cualquier gas.

7.- CONCLUSIÓN:

En esta práctica pude comprobar gracias a la ley de Boyle que la masa de un gas permanece constante sin importar los cambios de presión y volumen que sufra dicho gas; esto lo pude cuantificar al graficar la curva PGAS vs (1/V), donde la pendiente fue de un valor constante de

para todos los cambios de presión y volumen que experimentó el aire

durante el experimento, produciendo un valor de de aire presentes durante todo el experimento.

8.- BIBLIOGRAFÍA:

Guía de Laboratorio de Física B, 2011

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales