F.I.M.E.E.S. – Escuela Profesional Pro fesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica______________ Eléctric a________________________ __________ Laboratorio de Física II – Experimento N° 5
LABORATORIO DE FÍSICA II N°05: LEY DE BOYLE – PRESIÓN Y VOLUMEN
ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA DOCENTE: ALEX YOUN ARO HUANACUNI GRUPO: 224 ESTUDIANTE: JORGE ALONSO FLORES CHACOLLA CÓDIGO: 161086
Puno - Perú 2016
1
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EXPERIMENTO N°5
LEY DE BOYLE – PRESIÓN Y VOLUMEN
I.
OBJETIVOS
II.
Comprobar experimentalmente la Ley de Boyle – Mariote , hallando la relación que existe entre la presión y volumen de un gas (aire) a una temperatura constante , y determinar experimentalmente la presión atmosférica en la ciudad de puno.
FUNDAMENTOS TEORICOS
La ley de Boyle establece que la presión de un gas .En otras palabras, si cambia el volumen, cambia la precios. Para una cantidad determinada de gas a una temperatura determinada, la presión del gas es inversamente proporcional al volumen Una forma de verificar esto es dibujar la gráfica de la inversa del volumen del gas frente a la presión del gas.
11=22=
III.
IV.
(1)
MATERIALES NECESARIOS
Jeringa (con sensor) Tubos (con sensor) Conector de ajuste rápido (con sensor) Sensor de presión Software DataStudio
METODOLOGÍA
2
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4.1.
ESQUEMA DEL EXPERIMENTO Ajuste el volumen de aire en la jeringa a 20 mL. (Nota: Para fijar la posición inicial del pistón, desconecte el conector del sensor, mueva el pistón a la primera posición (20 ml) y vuelva a conectar el conector al sensor).
4.2.
DATOS EXPERIMENTALES Datos del tubo que conecta la jeringa con el sensor de presión de, registremos los siguientes datos en la tabla 1: TABLA 1
Datos del tubo Longitud Diámetro Volumen
Valor 12.35 2.58 64.564
Calculemos la presión atmosférica con ayuda del sensor de presión (absoluta) y temperatura del medio, registre en la tabla 2: TABLA 2
Valor Presión Atmosférica en la ciudad universitaria (UNA) (kPa) Temperatura del medio (°C)
73.01 kPa 26.24 °C
A continuación mediante el esquema del experimento variemos el volumen mediante la jeringuilla, y tomemos los datos de la presión del gas (aire) y registremos los datos en la Tabla 3.
TABLA 3
N°
Volumen (mL)
Presión (kP)
Volumen inversa 3
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
21 mL 23 mL 25 mL 27 mL 29 mL 31 mL 33 mL 35 mL 37 mL 39 mL
169.10 kPa 158.97 kPa 145.88 kPa 136.70 kPa 126.90 kPa 119.62 kPa 112.36 kPa 106.35 kPa 100.76 kPa 95.69 kPa
0.047 0.043 0.040 0.037 0.034 0.032 0.030 0.028 0.027 0.025
TABLA 4
VOLUMEN (mL) 21 mL 23 mL 25 mL 27 mL 29 mL 31 mL 33 mL 35 mL 37 mL 39 mL
V.
PRESION (kPa) 169.10 kPa 158.97 kPa 145.88 kPa 136.70 kPa 126.90 kPa 119.62 kPa 112.36 kPa 106.35 kPa 100.76 kPa 95.690 kPa
K (kPa*mL) 3551.1 3656.3 3647.0 3690.9 3680.1 3708.2 3707.9 3722.3 3728.1 3731.9
CUESTIONARIO: 1. Calcular la presión atmosférica mediante la altitud y realizar una comparación con el vector obtenido, calcular el error porcentual.
Debemos saber que La presión atmosférica disminuye a la mitad cada intervalo de 5500m de altitud.
= . = . = _( )/2^(/5500) Si la presión atmosférica al nivel del mar es:
_( 101325) = 101325 ( )/2^(/5500) = 101325/2^((3827 + 6)/5500) = 101325/2^0.6969 = 101325/1,621 = 62507,7 4
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% = |62,507−69,9| 62,507 ×100%=11,827% 2. Calcular la presión atmosférica en el mirador Kuntur Wasi, en la isla de los uros, en la ciudadela de Machu Pichu (en el Inti Watana), en la plaza de armas de puerto Maldonado y en la plaza de armas de Macusani. Sabiendo que
= _/2^(/5500)
101325 Patmkunur ws = 101325 = 1,6533 = 61,286KPa 2 101325 = 62,673KPa Patmsl uros = 101325 = 2 1,6167 101325 = 73,943KPa Patmchu pchu = 101325 = 2 1,3703 101325 = 99,565KPa Patmpuero ldondo = 101325 = 2 1,01767 101325 = 57,830KPa Patmcusn = 101325 = 2 1,7521 3. Con los resultados obtenidos de la pregunta anterior, indique porcentualmente como varia la presión en función de su altura. 4450 msnm⟿Plaza de Armas deMacusani ⟿Patm=57,830KPa 3990 msnm⟿Mirador Kuntur Wasi
⟿Patm=61,286KPa
3812 msnm⟿Isla los Uros
⟿Patm=62,673KPa
2500 msnm⟿En la C. de Machu Pichu
⟿Patm=73,943KPa
139 msnm⟿PlazaArmas P. Maldonado
⟿Patm=57,830KPa
0 msnm
Según estos resultados de presión en cada zona señalando; a mayor altura sobre el nivel mar se observa que la presión disminuye. 100% x
101,325KPa 57,830KPa
⟿⧍%=100-57,073=39,515%
x = ,× , = 57,073%
5
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100% X
101,325KPa 61,286KPa
x = ,× , = 60,484%
⟿⧍%=100-60,484=39,515% 100% X
101,325KPa 62,673KPa
x = ,× , = 61,853%
⟿⧍%100-61,853=38,140% 100%
101,325KPa
X
x = ,× , = 72,976%
73,943KPa
⟿⧍%=100-72.976=27,263% 100%
101,325KPa
x
x = ,× , = 98,263%
99,565KPa
⟿⧍%=100-98,263=1,736%
4. Realice una gráfica de presión y el volumen, y realice una interpretación física del comportamiento de la gráfica. V
Presión vs Volumen
45 39
40
37 35 33
35
31 29
30
27 25 23
25
21
20 15 10 6 5 0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
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P
La grafica si se asemeja a una gráfica de función exponencial. 5. Graficar presión frente volumen inversa y calcular la pendiente de la gráfica. V
Presión vs Volumen Inversa
0.05 0.045 0.04 0.035 0.03
y = 0.0003x - 0.0029 R² = 0.9981
0.025 0.02 0.015 0.01 0.005
P
0 0
50
100
150
200
La mayor desviación es la máxima distancia que hay; o sea es el punto más lejano o más separado a la línea de la recta pendiente.
6. Realice una comparación del valor de la pendiente obtenida con el valor de la constante C calculado mediante la ecuación (1). M -> Pendiente C -> Constante En una función lineal tiene Una función constante tiene pendiente distinta a cero; pendiente cero; gráficamente es gráficamente la recta siempre una recta horizontal paralela al eje x. tiene inclinación. 7. Con ayuda de la tabla N°3, calcule el promedio del valor de la constante “K”
Promedio (K):
3551.1+3656.31+3647+3690.9+3680.1+3708.22+3707.88+3722.25+3728.12+3731.91 10 7
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= . 8. Muestre la gráfica con el ajuste lineal volumen vs K, y de una interpretación física. 3800 3750 3700 3650 3600
y = 15.668x + 3596.2 R² = 0.7587
3550 3500 3450 21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
m = D1 [2297312−2167026.4] = 130285.6 4324 = 30.1308 Si y = mx + b Y = 15.668x + 3596.2
9. ¿Cuáles son las fuentes posibles de error o limitaciones en este experimento? Diga que efecto podría tener sobre los resultados experimentales.
La temperatura no es correcta El volumen no es correcto El vernier podría ser no exacto al estar desgastado: para las respectivas mediciones Podría ser error de no ubicar la posición exacta del volumen. Podría ser que estaría mal graduada la escala de la jeringa.
10. ¿Qué le ocurre a la presión en un envase con aire si su volumen varia mientras la temperatura permanece constante?
La ley de Boyle que establece que la presión está relacionada con el volumen a una temperatura constante en este caso, la presión es inversamente proporcional al volumen.
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Podemos interpretar que la presión aumenta conformemente a que el volumen disminuye, en el medio ambiente la presión varía dependiendo de la altitud, mayor presión ejerce el aire a una latitud menor.
=> LEY DE BOYLE
VI.
CONCLUSIONES La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. El volumen es inversamente proporcional a la presión: Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
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