Desiertos

Determinación de la Constante

universal de los gasesUNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

PRÁCTICA NO. 3 “TEMPERATURA”

EQUIPO NO. 5

INTEGRANTES:

* CACHAMBI ROMAN BRUNO

* MATÍAS ARRAZOLA ROBERTO OSWALDO

* SAUCEDO SOLÍS VÍCTOR ARTURO

* SEGOVIA PONCELIS ITZAMARA MIDORI

GRUPO NO. 12

PROFESORA: RODRÍGUEZ FLORES GREGORIA

FECHA DE ENTREGA: 5 DE SEPTIEMBRE DE 2013

TEMPERATURA

Objetivos: Comprender el significado de temperatura estableciendo como punto de partida la ley cero de la termodinámica, relacionar una escala empírica establecida como la escala Celsius con alguna escala propuesta y determinar matemáticamente su relación.

Introducción: La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica que con la temperatura real. Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por la partícula. Y actualmente, al contrario de otras cantidades termodinámicas como el calor o la entropía, cuyas definiciones microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura sólo puede ser medida en el equilibrio, precisamente porque se define como un promedio.

La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna y con la entalpía de un sistema: a mayor temperatura mayor será la energía interna y la entalpía del sistema.

La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, que no depende del tamaño del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.

Una definición de temperatura se puede obtener de la Ley cero de la termodinámica, que establece que si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico, con un tercer sistema C, entonces los sistemas A y B estarán en equilibrio térmico entre sí.1 Este es un hecho empírico más que un resultado teórico. Ya que tanto los sistemas A, B, y C están todos en equilibrio térmico, es razonable decir que comparten un valor común de alguna propiedad física. Llamamos a esta propiedad temperatura.

Sin embargo, para que esta definición sea útil es necesario desarrollar un instrumento capaz de dar un significado cuantitativo a la noción cualitativa de ésa propiedad que presuponemos comparten los sistemas A y B. A lo largo de la historia se han hecho numerosos intentos, sin embargo en la actualidad predominan el sistema inventado por Anders Celsius en 1742 y el inventado por William Thomson (mejor conocido como lord Kelvin) en 1848.

Ley cero de la termodinámica.

Material, equipo y reactivos empleados:

Probeta de 100 mL

2 termómetros de mercurio (-10 a 150°C)

1 vaso de precipitados de 600 mL

1 vaso de precipitados de 250 mL

1 frasco Dewar de 300 mL

1 resistencia eléctrica

Agua y hielo

Cinta adhesiva y regla de 30 cm

Toxicidad de los reactivos empleados: El único reactivo utilizado fue el agua que no representa ningún riesgo.

Procedimiento experimental

Para que la escala E no tuviera valores tan dispersos, tratamos de mantener una proporción de agua fría y agua caliente conforme realizábamos las mediciones. Sin embargo no se puede asegurar que la proporción de haya mantenido ya que no teníamos control de la temperatura del agua al realizar las mezclas.

Resultados

PUNTOS FIJOS Termómetro de Hg (°C) Termómetro de Hg (°E)

Punto de fusión del hielo 1 °C -120

Punto de ebullición del agua 92 °C 120

Tabla 1. Temperaturas del punto fijo superior e inferior de las escalas °C y °E.

Evento Temperatura experimental en (°C) Temperatura experimental en (°E)

Agua fría (mL) Agua caliente (mL.)

10 90 60 35.60

20 80 56 25.65

30 70 51 11.87

40 60 47 01.32

50 50 44 -06.59

60 40 40 -17.14

70 30 37 -25.05

80 20 30 -43.51

90 10 23 -61.98

Tabla 2. Temperatura de las diferentes mezclas de agua en °C y °E.

T °E T (°C) calculada con ec. Algebraica

(T °E-X)/(Y-X) (Y_C+X_C )-X_C T (°C) calculada con la ec. De la recta

T °C = 0.3782(T °E)+ 46.466

35.60 59.29 59.92

25.65 55.43 56.16

11.87 50.09 50.95

01.32 46.01 46.96

-06.59 42.94 43.97

-17.14 38.85 39.98

-25.05 35.79 36.99

-43.51 28.63 30.01

-61.98 21.48 23.02

Tabla 3. Relación de °E y °C calculadas con la ecuación algebraica y con la ecuación de la recta obtenida con los datos experimentales.

Para establecer una relación entre nuestra escala de temperatura y la escala Celsius, utilizamos una ecuación algebraica considerando los puntos fijos (punto de fusión y ebullición del agua) medidos en grados Celsius y estableciendo valores arbitrarios para nuestra escala °E. Elegimos que en escala °E el punto máximo sería 120°E y el mínimo -120°E.

La ecuación algebraica que relaciona ambas temperaturas es:

(T °E-X)/(Y-X) (Y_C+X_C )-X_C

donde x= punto inferior y y=punto superior

T_(°E-X)/(Y-X)=(T_(°C) 〖-X〗_(°C))/(Y_(°C) 〖-X〗_(°C) )

Despejamos T_(°E)=(T_(°C)-X_(°C))/(Y_(°C)-X_(°C) )*(Y-X)+X

Sustituimos las constantes

T_(°E)=(T_(°C)-1)/91*(240)-120

Análisis de resultados

De acuerdo a las tablas 2 y 3, la relación entre la cantidad de agua fría y agua hizo

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