Cálculos de rendimiento

Calcular la presión absoluta teorice del aire mediante la Ley de Boyle.

-Comparar los valores teóricos con los valores experimentales.

Introducción:

En 1643, el científico italiano Evangelista Torricelli (1608-1674), al trabajar con un dispositivo

de su invención, posteriormente llamado barómetro, demostró que una columna de gas podía

ejercer presión y que ésta podía medirse.

Este trabajo atrajo la atención del químico inglés Robert Boyle (1627-1691) y lo motivó a realizar estudios precisos sobre los cambios de volumen de

muestras gaseosas causados por variaciones de presión. En 1662 reportó los resultados de sus

experimentos llegando a la conclusión de que “el volumen de una cantidad fija de un gas a

temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión del gas”

Matemáticamente se expresa con la siguiente formula:

(1)

Dónde:

V= volumen

P= presión

Para un gas que cambia de un estado (1) a un estado (2):

estado (1) estado (2)

Con una: Con una:

Entonces tendremos que

(2)

Presión.

Se define como la fuerza normal por unidad de área que actua sobre la frontera de un sistema. Matemáticamente se expresa:

(3)

Expresada en unidades:

Material y equipo:

Un vaso de precipitado de 250 ml. –Anaranjado de metilo

Un matraz kitasato de 250 ml.

1 termómetro de -20˚C a 150˚C.

2 tubos de vidrio de 50 cm.

1 tubo de vidrio de 10 cm.

50 cm de manguera flexible.

Cinta teflón.

1 mini embudo.

Cinta adhesiva.

1 tapón de hule con 2 orificios (para el matraz de 250 ml).

1 jeringa de 20ml.

1 marcador de punto fino.

Medición de la presión:

Teniendo listos el material y nuestro equipo personal de laboratorio podemos proceder a la práctica, para esto necesitamos armar un manómetro en forma de “U”, necesitamos poner cinta teflón en una punta de cada uno de los dos tubos de vidrio así evitaremos que tengamos fuga, conectaremos la manguera flexible de 10cm en cada punta colocando cinta de aislar en las uniones de los dos tubos de vidrio para evitar las fugas formaremos una “U” (fig. 1) con los dos tubos de vidrio.

Ya teniendo el manómetro en forma de “U” vamos a fijarlo a la rejilla en forma vertical como en la fig. 1, agregaremos un poco de acetato de metilo en el vaso de precipitado para después con la aguja de 3ml llenar el tubo de vidrio hasta una altura donde no exceda como se muestra la fig.1.

Ahora colocaremos el tapón de hule con el tubo de vidrio y el termómetro al matraz kitasato. Esto va a la parte superior del tubo del tapón del matraz que se conecta con un poco de manguera flexible y se coloca a una jeringa con el embolo hasta la parte superior (mayor volumen) de la jeringa.

De esta manera colocaremos la manguera flexible del extremo superior del tubo al brazo del matraz kitasato como en la fig. 2, observaremos la altura y se marcara con el plumón la altura a la que se encuentra el anaranjado de metilo.

A continuación bajaremos el embolo de la jeringa lentamente y observaremos y anotaremos la variación de altura en el manómetro en forma de “U”, mediremos las diferencias de altura cuando el embolo haya llegado hasta el tope inferior de la jeringa.

Calcularemos la presión manométrica en el estado final para eso usaremos la siguiente ecuación:

Presión manométrica:

(4)

Dónde:

ρ: densidad del agua

g: aceleración de la gravedad

z: altura del líquido (diferencia) en m.

p: presión [Pa]

Presión absoluta:

Calcular la presión absoluta con la siguiente ecuación:

(5)

Donde la presión atmosférica local es:

(6)

También calcularemos el valor teórico para la presión al final del proceso; para un proceso isotérmico se tiene:

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