Practica 1 Y 2 Celerino

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

CONSTRUCCIÓN DE LOS DIAGRAMAS PRESIÓN VOLUMEN Y PRESIÓN TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA (EL AGUA) A PARTIR DE DATOS EXPERIMENTALES.

OBJETIVO:

CALCULAR LAS PRESIONES ABSOLUTAS DEL SISTEMA A DIFERENTES TEMPERATURAS PARA CONSTRUIR LOS DIAGRAMAS PV Y PT, ADEMÁS DE COMPARAR LAS PRESIONES CALCULADAS CON LOS VALORES DE LAS TABLAS DE VAPOR PARA PODER OBTENER LOS PORCIENTOS DE ERROR CORRESPONDIENTES.

OBJETIVO PERSONAL:

APRENDER Y PERFECCIONAR LOS CONCEPTOS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA, DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA TERMODINÁMICA CLÁSICA Y EN BASE EN ELLO CALCULAR Y CONSTRUIR DIAGRAMAS PV Y PT, ADEMÁS DE COMPARAR LAS PRESIONES CALCULADAS CON LOS VALORES DE LAS TABLAS DE VAPOR CORRESPONDIENTES, PARA PODER OBTENER LOS PORCIENTOS DE ERROR CORRESPONDIENTES.

CON BASE EN LAS LEYES DE LOS GASES IDEALES TOMAREMOS LAS MEDICIONES NECESARIAS PARA OBTENER DATOS EXPERIMENTALES SOBRE MEDIDAS DE PRESIÓN, VOLUMEN Y TEMPERATURA; PARA DESPUÉS CON LOS DATOS OBTENIDOS CONSTRUIR LOS DIAGRAMAS CORRESPONDIENTES A LAS MEDIDAS Y COMPROBAR LAS LEYES DE GASES IDEALES.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

La frontera del sistema es la superficie que lo separa de sus alrededores. Podrá ser imaginaria o real, en cuyo caso se le llama pared.

Las propiedades macroscópicas del sistema que emplearemos para describirlo son: la masa de cada especie química que contiene, el volumen que ocupa, la presión y la temperatura. Se les llama también variables termodinámicas. El estado del sistema está especificado por los valores que toman las variables en todo punto de espacio que ocupa el sistema. Cuando estos valores no varían en el tiempo, el sistema se encuentra en un estado de equilibrio.

Los sistemas pueden ser: sistemas abiertos, que intercambian masa, calor y trabajo con sus alrededores. Sistemas cerrados; que intercambian calor y trabajo pero no masa con los alrededores. Sistemas aislados, que no intercambian masa, ni calor, ni trabajo con los alrededores.

Limitaremos nuestro estudio a los sistemas cerrados, que no intercambian masa con los alrededores.

El sistema podrá variar su estado de equilibrio al interaccionar con los alrededores en cualquiera de las formas siguientes:

Interacción mecánica: cuando la presión del sistema es diferente a la presión que los alrededores ejercen sobre el sistema podrá observarse una variación en su volumen. Cuando el volumen aumenta, el sistema efectuará un trabajo sobre los alrededores; cuando disminuye, los alrededores efectuarán un trabajo sobre el sistema. Habrá un intercambio de energía entre el sistema y los alrededores que se manifiesta por la realización de un trabajo.

Interacción térmica: cuando la temperatura del sistema es diferente a la temperatura de los alrededores será posible un intercambio de energía en forma de calor. Esta forma es distinta a la mecánica ya que puede efectuarse sin que cambie el volumen del sistema.

Teniendo en cuenta estas dos formas de interacción entre el sistema y los alrededores se tendrá cuatro tipos de paredes: Cuando al variar la presión de los alrededores el sistema permanece en su estado de equilibrio, las paredes son rígidas; no podrá haber intercambio de energía en forma de trabajo. El sistema se encuentra aislado mecánicamente. En el caso contrario, las paredes serán móviles.

Cuando al variar la temperatura de los alrededores el sistema permanece en su estado de equilibrio, las paredes son adiabáticas. No podrá haber intercambio de energía en forma de calor. El sistema se encuentra aislado térmicamente. En el caso contrario, las paredes serán diatérmicas.

Combinando por parejas los tipos de paredes que no son mutuamente exclusivos, las clasificaremos en:

Rígidas adiabáticas: el sistema se encuentra aislado mecánica y térmicamente. Se dice, simplemente, que el sistema está aislado de los alrededores.

Móviles adiabáticas: el sistema podrá intercambiar energía en forma de trabajo, pero se encuentra aislado térmicamente.

Rígidas diatérmicas: el sistema podrá intercambiar energía en forma de calor, pero se encuentra aislado mecánicamente.

Móviles diatérmicas: el sistema puede intercambiar energía tanto en forma de trabajo como en forma de calor.

LA PRESIÓN

Se define la Presión como: “la fuerza total que actúa en forma perpendicular sobre una superficie dividida por el área de dicha superficie”.

La columna de un líquido ejerce, por la gravedad, una fuerza sobre la superficie del recipiente que lo contiene; esta fuerza por unidad de área, será la presión que ejerce el líquido, aunque la presión total a que está sometido el recipiente será la suma de la presión que ejerce el líquido más la presión que ejerce la atmósfera sobre el líquido.

La presión no solo la generan los fluidos; un libro sobre una mesa que ejerce una presión en función de su masa por la atracción de la gravedad.

Especial interés reviste el estudio de la presión de los gases, a partir de la Teoría Cinética de los Gases Ideales. Esta teoría fue propuesta por primera vez por Bernoulli en 1738, y más tarde Clausius, Maxwell, Boltzman, Van der Waals y Jeans la ampliaron y mejoraron.

Es a la luz de la teoría cinética, como se analizar los conceptos de presión, temperatura y las leyes de los gases.

Los movimientos de las moléculas deben estudiarse en función de los choques de las mismas con la superficie de cualquier cuerpo que se encuentra dentro del gas, y en particular con las paredes del recipiente que contiene el gas y de unas con otras.

En efecto, al realizar las moléculas el movimiento desordenado, de cuando en cuando se acercan a las paredes del recipiente o de la superficie de otros cuerpos a una distancia bastante pequeña. Del mismo modo, las moléculas también se pueden aproximar bastante cerca unas de otras. En este caso, entre las moléculas de gas y las del material de la pared, se originan fuerzas de interacción que disminuyen rápidamente con la distancia, Bajo la acción de estas fuerzas las moléculas de gas cambian la dirección de su movimiento. Este proceso (cambio de dirección) lleva, por supuesto, el nombre de choque.

El choque de las moléculas entre sí juega un papel muy importante en el comportamiento del gas. Esta cuestión se examina con la teoría cinética de los gases. Por ahora es importante considerar el choque de las moléculas con las paredes del recipiente o con otra superficie que esté en contacto con el gas. La interacción de las moléculas del gas y de las paredes, determina precisamente, las fuerzas de dirección contrarias que experimenta

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