Gases Ideales

Gases Ideales

Laboratorio de Fisica II

Karla Carranza

Instructora: Wilmer Urbina

San Pedro Sula 19 de septiembre del 2015

Resumen Introductorio

Objetivos de la experiencia.

Entender el comportamiento de los gases ideales afectados por diferentes aspectos.

Precauciones experimentales.

Fijarse que las condiciones de los gases estén como las da la guía de la práctica.

Asegurarse de ir salvando el documento con las imágenes correctas.

Breve resumen del trabajo realizado.

Tenemos 3 partes de la práctica, debemos ir siguiendo las instrucciones paso a paso para asegurarnos de ver el comportamiento del gas con las condiciones necesarias. Debemos ir cambiando factores como volumen, presión o temperatura y así ver cómo cambian los gases.

II.- Procedimiento Experimental

Parte A

1.- Varíe el volumen y observe qué ocurre con las velocidades de las moléculas. Salve las imágenes correspondientes a tres valores de volumen, cada una con su correspondiente histograma de velocidades.

2.- Utilice los botones „ Reset to Equal‟ y „Reset to Extreme‟. Salve las imágenes inmediatamente posteriores a haber oprimido los respectivos botones.

Trabaje ahora con tres valores de temperatura: el mínimo, el central y el máximo. Grabe las pantallas correspondientes en el momento en que en cada caso se haya alcanzado el equilibrio térmico.

Para el volumen máximo y temperatura en el valor central, observe las pantallas que corresponden a gravedad mínima, intermedia y máxima. Salve las correspondientes pantallas.

Cuestionario Y Resultados1.- Haga un gráfico en que presente una molécula individual dotada del vector velocidad correspondiente; incluya en ese gráfico la gravedad para cada una de las tres opciones del procedimiento 4 y explique entonces el porqué de la disminución de la velocidad promedio con el aumento de la gravedad. V 114.271Kt 24.219

v Kt0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

Series1

2.- En el procedimiento 1, ¿por qué no hay variación apreciable de la velocidad promedio de las moléculas, aunque para volumen pequeño parecen viajar más rápidamente? Hay variación debido a que las moléculas se encuentran encerradas en un espacio no muy grande y debido a eso su velocidad va cambiando al pegar una con la otra.

3.-De las dos pantallas correspondientes al procedimiento 2, ¿cuál de los dos histogramas no deberá variar apreciablemente? ¿Por qué? (Dé sus razones en base al comportamiento microscópico del gas) ¿Qué tiene que ver eso con el equilibrio térmico? Explique cuál pantalla muestra el equilibrio térmico. El histograma del reset to equal no varía apreciablemente porque los colores se mantienen casi iguales y las velocidades se mantienen a velocidades iguales. Debido a esto los colores que muestran las moléculas son iguales para todas mostrando que no hay un cambio térmico y ende un equilibrio térmico.

4.-Respecto al procedimiento 3, explique por qué todo el calor proveniente del foco calorífico se invierte íntegramente en aumentar la velocidad promedio de las moléculas. Las partículas adquieren mayor energía interna cuando se incrementa la temperatura, y debido a esto las presión aumenta y su velocidad aumenta.

5.-EXTRA ¿Por qué el histograma de velocidades siempre tiene la apariencia de una curva del tipo que ve en la figura? (Lea en su libro lo relativo a distribución de velocidades moleculares): El movimiento de las moléculas dentro de un recipiente no siempre es el mismo varia bastante, entonces determinar la dirección de una partícula es indeterminable, entonces la grafica tiene una similitud con una distribución binomio, primero se demuestra la velocidad y luego una velocidad promedio es por eso que la grafica sube y luego baja y se mantiene estable.

Parte BPrimera Parte: Trabajo con variables Macroscópicas.

Presión-volumen para temperaturas de 173, 253, 293 y 313 K (utilice modo, Multiple‟ para que el „applet‟ presente todas las curvas en el mismo diagrama).

2.- Presión-inverso del volumen para temperatura de 20ºC con 2 moles de helio.

3.- Presión-inverso de la temperatura para un volumen de 25 litros, 8.3 moles de He y 1.7 moles de Ne.

4.-Volumen-temperatura de modo que la recta tenga 45º grados de pendiente (anote los valores de las variables que produjeron una pendiente de ese valor).

Segunda Parte: Trabajo con variables Microscópicas.

1.- Con Enable Tracking‟ analice la trayectoria roja de la molécula seleccionada y grabe la pantalla alusiva.

2. Coloque valores no nulos para cantidades de Helio y Neon varie la temperatura y analice el comportamiento del histograma de velocidades

3.- Manteniendo temperatura constante y cantidades también constantes de helio y neon, analice el comportamiento del histograma de velocidades y el comportamiento que observa en el movimiento de las moléculas tal como el „applet‟ las presenta

Choques Azules

Choques Verdes

75 8166 7677 7270 76

PROMEDIO 72 76.25

Resultado y Cuestionario

1.- Describa la actividad del gas, considerando el comportamiento de: Los fenómenos microscópicos de átomos y moléculas: movimiento, colisiones.Los gases tienen partículas que están más dispersas si se compara con un sólido. Las partículas siempre se encuentran en movimiento y su velocidad es proporcional a la temperatura.

Respecto a la parte primera del procedimiento experimental : 1-Describa cómo podría hacer para medir la constante universal de los gases, R, manejando de manera adecuada este „applet‟.

Utilizando los valores en condiciones ideales.P=1atmV=22.40 Ln=1molT= 273

pV=nRT

R= pVnT

R=(1.01)(22.40)

1(273)=0.082 J

mol∗k

2.presente la pantalla de los graficos combinados del inciso a?

3. ¿Qué representa la pendiente en la gráfica del inciso b.? En el caso de la gráfica, ¿qué valor tiene esa pendiente (incluya las unidades correspondientes)?La pendiente esta descrita por P/(1/v)=nRT, Presión vs Inversa de VolumenSu valores son n=2mol,T=293 R=0.0821

P/(1/v)=48.93 L*atm

4¿Qué tipo de curva se obtiene en el inciso c.porque necesariamente ese tipo de curva?Se obtiene una curva de función racional.

5. Que volumen ocupa el neon en el inciso c? y el helio? Cual es la presión que ejerce cada gas en ese inciso?

R: Ne= 434.55, He=2121.63, presión del He y Ne=13.01La presión del He y Ne son constantes .

6- ¿Cuál debe de ser la relación entre la presión y el número de moles para obtener esa pendiente del inciso d.? Compruebe su respuesta con los datos que recogió en las barras de variables. La relación es n=P/R

Respecto a la segunda parte del procedimiento experimental : 1.- En relación con la trayectoria en color rojo que obtuvo con „Enable Tracking‟: grabe la pantalla. Y con ella impresa explique el porqué de la forma de la trayectoria, los cambios de velocidad de la molécula después de los choques, tipo de choques efectuados por la molécula. La trayectoria de la particula es en línea recta hasta que choca con la pared o con otra particula, al suceder esto la particula agarra una dirección distinta y su velocidad se ve alterada.

2.- ¿Influye el volumen en la velocidad promedio de las moléculas? ¿Por qué? El volumen no influye en la velocidad promedio, ya que la velocidad depende de la temperatura aplicada al entorno.

3.- ¿Por qué siempre observa el histograma de velocidades azules, desplazado a la izquierda respecto del histograma verde? Las velocidades azules corresponden a las partículas del Neon, El neon es mas pesado que el Helio, por lo que su velocidad es mas lenta.

vmedazules=√ 8(1.363 x10−25)(45).001π

=3.9x 10−11m /s2

vmedverdes=√ 8 (1.363x 10−25)(45).0005 π

=1.7 x10−11m /s2

La presión promedio que sufre el pistón. p=

nN vmed2

3V pt=¿.124 atm

Parte C

1.- Fijándose especialmente en los valores que da el „applet‟ para el volumen, conforme cambian las otras variables, analice los procesos que se indican:

a) Isobárico: Mantenga la presión constante (en P = 15) y varíe la temperatura como se muestra en la tabla. Anote los correspondientes valores de volumen que da el applet‟.

Temperatura

Volumen

250 405260 461270 507280 525290 545300 576

b) Isotérmico: Mantenga ahora invariada la temperatura en T = 300 y N=5, cambie la presión (según la tabla); registre los valores de volumen.

Presión Volumen10 11520 5830 3740 2649 22

c) De variación de la cantidad de gas: Cambie ahora N (a los valores N=5 y después a N = 35) manteniendo P y T constantes.

Temperatura Presión N Volumen300 49 5 22

35 195

Resultados y Cuestionario

1.-Grafique P vs. V para el proceso isotérmico.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

10

20

30

40

50

60

Presion vs Volumen

Presion

a.-Explique el porqué de la forma de la curva obtenida. La temperatura permanece constante en un proceso isotérmico, el volumen es inversamente proporcional a la presión por lo que la curva se ve demostrada de esa manera mientras menor es la presión mayor es el volumen.

b.- Grafique P vs. V-1, calcule la pendiente y explique qué significado físico tiene ese valor que calculó.

0 0.01 0.02 0.03 0.040

102030405060

f(x) = 1601.30549892835 x + 1.51710964025474R² = 0.988988343783089

Presion vs Volumen -1

PresionLinear (Presion)

Axis Title

Axis Title

La pendiente es 1601.3Lo que se obtiene de la gráfica PvsV-1 es el Trabajo

2.-Grafique V vs. T para el proceso isobárico.

240 250 260 270 280 290 300 310400

450

500

550

600

f(x) = 1.71142857142857 x + 49.8571428571428R² = 0.998486134494706

Volumen vs Temperatura

VolumenLinear (Volumen)

Axis Title

Axis Title

a.-Explique el porqué de la forma de la curva obtenida. En un proceso isobárico la presión es constante y el volumen es proporcional a la temperatura, por eso la gráfica va en ascenso, si el volumen aumenta la temperatura también lo hará.

b.-Calcule la pendiente y explique qué significado físico tiene ese valor que calculó. La pendiente es 1.7114, el significa de este valor es el resultado de la constante k para la gráfica de Presión vs Volumen

3. mediante el clik del mouse sobre cada botón determine los que se podrían llamar errores instrumentales para T, P, y N.