Cuestionario previo 9: Ley de Boyle-Mariotte

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Aurora Bello Rangel

Cuestionario previo 9:

Ley de Boyle-Mariotte

Grupo de Teoría: 9

Grupo de laboratorio: 1

Profesora Diana Zaragoza Zúñiga

Semestre 2019 – 2

Fecha de entrega: 01 de abril de 2019

Brigada: 3

Cuestionario previo 9.

1. Explique en qué consiste el experimento de Boyle-Mariotte.

Robert Boyle llevó a cabo experimentos con el Aire para encontrar la relación que existe entre el volumen y la presión. Empleó un tubo en forma de “U” y vertió mercurio hasta que los niveles en ambas ramas fuesen iguales. Bajo estas condiciones el aire ocupa un volumen V a la presión ambiente P ya que las ramas del mercurio tienen el mismo nivel.

Enseguida vertió más mercurio en una rama hasta lograr un desnivel y midió la columna de aire en cerrado obteniendo el nuevo volumen V1 y la nueva presión P1. Debido a que el proceso se realiza casi estáticamente, se asume que el proceso transcurre en forma isotérmica. Después de llevar a cabo varias mediciones como las descritas anteriormente, Robert Boyle encontró que el volumen de un gas varía inversamente con la presión ejercida sobre él, si la temperatura permanece constante.

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor. (Pérez, M., 2017).

1. ¿Qué representa el área bajo la curva en un diagrama (V-P) para una sustancia simple compresible?

El trabajo o comprensión de la sustancia es igual al área (sombreada) bajo la isoterma del diagrama P-V. (Roldán, J., 2014).

1. ¿Cómo se calcula el trabajo de expansión-comprensión de un gas?

El trabajo de frontera es positivo durante un proceso de expansión y negativo durante otro de compresión. El trabajo de frontera total realizado durante el proceso completo a medida que se mueve el émbolo, se obtiene sumando los trabajos diferenciales desde el estado inicial hasta el final: (Çengel, A., & Michael A., 2015).

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1. ¿Qué es un proceso politrópico y qué es el índice politrópico?

Cualquier proceso cuya relación funcional entre la presión y el volumen sea de la forma: PVn = cte, se conoce como proceso politrópico, donde n es el exponente politrópico (Manrique Valadez, J. Á., 2005).

El exponente o índice politrópico indica la cantidad de calor recibida por el gas, es decir, el índice politrópico es el cociente entre los trabajos de comprensión y expansión del gas. El índice politrópico experimental puede conocerse mediante la relación siguiente:

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Cabe destacar que el índice politrópico nos indica el tipo de proceso al cual se está presente:

Cuando n = 0: Proceso isobárico

Cuando n = 1: Proceso isotermo (con gas ideal)

Cuando n = ∞ es un proceso isócorico o isométrico. (De las Heras, S., 2012).

1. Mencione tres aplicaciones de la ley de Boyle.

La ley de Boyle tiene muchas aplicaciones en la vida moderna, entre ellas podemos mencionar por ejemplo el buceo, esto se debe a que el buzo debe expulsar el aire de sus pulmones cuando asciende porque este se expande al disminuir la presión y de no hacerlo podría causar daño al tejido.

Se puede observar en todos los aparatos que utilizan o que funcionan por medio de la energía neumática como por ejemplo los brazos robóticos los cuales utilizan pistones neumáticos, actuadores, reguladores de presión y válvulas liberadoras de presión entre otros componentes más.

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