UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTA MARÍA FACULTAD DE ARQUITECTIRA E INGENIERÍAS CIVIL Y DEL AMBIENTE PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TEMA: DETERMINACION DE LA CARGA ELECTRICA E LECTRICA FUNDAMENTAL
AUTORES: - MAURÓ NUÑEZ, ESTELA - MENDOZA CONDORI, JIMENA - PAREJA DAZA, BERTOLT - RAMIREZ HUAMAN, MAYRA - SEGALES PEJOVEZ, BERTHA
GRUPO Nº: HORARIO: SABADO, 7:00 A 9:00 am HORAS HORAS FECHA DE REALIZACION DE LA PRÁCTICA: 31/03/12 FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 14/04/2012
DETERMINACION DE LA CARGA ELECTRICA FUNDAMENTAL
-
A. OBJETIVOS: Establecer experimentalmente el valor de la carga eléctrica elemental B. FUNDAMENTO TEORICO: Un campo eléctrico se produce, al sumergir en una solución electrolítica dos placas opuestamente cargadas llamadas electrodos, conectados a una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo o cátodo y los iones negativos hacia el electrodo positivo o ánodo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado. Esto sugiere que las moléculas de la sustancia se han separado (o disociado) en dos partes directamente cargadas o iones. Algunas están cargadas positivamente y se mueven en la dirección del campo eléctrico y otras están cargadas negativamente y se mueven en dirección opuesta a la del campo eléctrico. La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Si el sulfato de cobre (CuSQi) se disuelve en agua, se disocia en iones cobre positivo e iones sulfato negativo. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al descargarse en el electrcxlo positivo, son inestables y combinan con el agua de la disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis. En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrolito sigue la ley descubierta por el químico físico británico Michael Faraday. Esta ley afirma que la cantidad de material depositada en cada electrodo es proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrolito, y que la masa de los elementos transformados es proporcional a las masas equivalentes de los elementos, es decir, a sus masas atómicas divididas por sus valencias.
Donde, ∆m : masa depositada en el electrodo (kg) A : masa atómica del cobre = 0,0635 kg Na : Número de Avogadro = 6,023.1023 átomos/ mol v : valencia del cobre = 2 I : intensidad de corriente eléctrica, expresada en Amper (A) e : carga eléctrica elemental, expresada en Coulomb (C) t : tiempo (s)
El fenómeno de electrólisis es de interés no sólo por sus aplicaciones prácticas, sino también porque proporcionó una de las primeras claves sobre la estructura eléctrica de la materia y la Cuantización de la carga eléctrica. C. MATERIALES
- Recipiente de vidrio
- Papel lijar - Balanza de precisión - Cables de conexión - Fuente de poder - Solución de sulfato de cobre
- Resistencia variable
- Amperímetro - Electrodos planos de cobre
- Cronómetro
D. ESQUEMA
E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Lijar las placas de Cobre por ambos lados y luego enjuágelos, teniendo cuidado de no tocar con los dedos la zona lijada. 2. Instale el equipo como se muestra en el esquema 3. Las placas deben estar en una solución de sulfato de cobre (CuSo4) y separadas una distancia aproximada de 2 a 4 cm. “Tenga cuidado que las placas no se toquen) 4. Antes de cerrar el circuito el profesor debe verificar y dar la orden de inicio. 5. Cerrar el circuito con la fuente de tensión continua a un voltaje aproximado de 12V y paralelamente establecer el tiempo con el cronometro. 6. Regule el reóstato de tal forma que la intensidad de corriente sea aproximadamente 1A y registre el valor de la corriente.
7. Luego de transcurrido 5 min. Retirar los electrodos con mucho cuidado sin tocar las superficies sumergidas con los dedos, enjuáguelos y ponga secarlos.
8. Secos los electrodos determine la masa de cada uno de ellos 9. Distinga en ánodo y el cátodo 10. Nuevamente coloque los electrodos en la solución, manteniendo la polaridad y cierre el circuito. Para un tiempo de 30 min aproximadamente. 11. Retire los electrodos con mucho cuidado, ponga a secar los electrodos y mida la masa de cada uno de ellos. Registre sus datos en la TABLA 1 12. Mida el área sumergida de cada electrodo Electrodos Mi Mf Δm (g) Superficie del Cobre sumergida dentro de la solución (cm2) Cátodos 84.2 84.6 0.4 82.62 Ánodo 82.9 82.4 0.5 81.6 F. ANALISIS DE DATOS 1. Utilizando la tabla calcular el incremento de masa Δm= mf- mi; de cada electrodo CATODO: ANODO: 2. Calcular la incertidumbre del incremento de masa (Las masas mf y mi tenían una incertidumbre de 0.1 g por dato de la balanza) Podemos deducir ya que mf y mi se operaron, que la incertidumbre del incremento de masas es a la suma de incertidumbres de mf y mi. d Δm = dmf +dmi d Δm = 0.1 + 0.1 d Δm = 0.2 g
3. Calcular el valor de la carga eléctrica fundamental, utilizando la ecuación 1
4. Calcular la incertidumbre del valor de la carga eléctrica fundamental.
, ,
5. Calcular el espesor del cobre acumulado en el electrodo =84.6/8.96=9.44cm3
cm
G. COMPARACION Y EVALUACION 1. Comparar el valor obtenido experimentalmente con el valor bibliográfico de la carga eléctrica fundamental e=1.602177*10-19
2. ¿Qué tipo de error a cometido explique? Todo instrumento de medida tiene un límite de sensibilidad. El error de escala corresponde al mínimo valor de la incertidumbre del instrumento de medida.
H. CONCLUSIONES * Los electrodos de cobre en este caso, tienen un espesor que en una cierta parte está compuesto por protones, los cuales al efectuar el experimento fueron atraídos por el Ánodo por estar cargado con carga positiva y cambiando ambos espesores de los electrodos. * La solución de Sulfato de cobre facilita en buena parte la transfusión de cargas entre electrones. * El valor de la carga fundamental obtenido no es igual al del valor bibliográfico de este, ya que, tenemos un error de escala. * Los electrones atraen con más fuerza a los protones porque su masa es mucho mayor y es por eso que el Cátodo aumenta su espesor. I. BIBLIOGRAFIA - http://www.fisica.uson.mx/manuales/mecyfluidos/mecyflu-lab001.pdf consultado el dia 13/04/12 - Serway Raymond A. Jewett John W., ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO, Edicion 6, Editoria THOMSON INTERNATIONAL
