GASES:
Ley de Boyle - Mariotte, Presion - Volumen de un gas real
Objetivos.Calibrar un sensor de presión. Estudiar la relación Volumen - Presión en un gas. Combinar errores.
Linealizar. Usar regresión Lineal.
Equipo necesario.- Dispositivo para gases TD-8572
- Sensor de presión
- Un gas, pesas, mangueras y accesorios varios.
- Interfase 500 (conversor A/ D)
- Computador
- Jeringa ( opcional )
IMPORTANTE: Ud. va a usar un dispositivo delicado. Además de manipularlo cuidadosamente, tenga presente
la siguiente información técnica :
Máxima presión sobre el sensor :
Masa ( plataforma + pistón )
:
Diámetro del pistón
:
Superficie del pistón
:
10 [ kPa  , para este montaje esto equivale a unos 700 [ g  sobre la plataforma .
35 , 0  0, 6 [ g 
32 , 5  0, 1 [ mm 
8, 3 · 10 - 4 [ m2 
.
El pistón es de grafito ( autolubricado ) y se desplaza por el interior de un cilindro de vidrio Pyrex
.
Al área del pistón no debe ingresar ningún líquido y su plataforma no debe cargarse con mas de 700 gramos.
Introducción teórica.Los gases caracterizan en su comportamiento por tres variables relevantes, Presión, Volumen y Temperatura, P V T
, respectivamente. Hay varias leyes que interrelacionan estas variables, una de ellas es la de Boyle-Mariotte, que establece:
la variación de volumende un gas a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión
que soporta , es decir P · Vn = Cte.
Un gas ideal se comporta según la ley de Boyle. Un gas real , en buena aproximación , se comporta según esta ley.
Son gases reales, por ejemplo, H, O, CO2, el aire, etc.
TRABAJO CON LA INTERFASE “SWS 500” :
PARTE I : Puesta a punto del computador.
1.- Arrastre icono de sensor analógico a canal A.
2.- Del menú que aparece elija sensor de baja presión ( absoluta ), cliquee en aceptar.
3.- Abra el menú Experimento y seleccione allí Opciones de muestreo,
Las Opciones de Muestreo para este
experimento son : Muestreo por Teclado, con Parámetro = carga y Unidades = g ( o si lo desea puede hacer
previamente los cálculos pertinentes e ingresar kilopascales en lugar de gramos. Si así lo hace, realice bien sus cálculos
previos, todo esto se recomienda en *** de mas arriba ).
PARTE II :
montaje del equipo
1.- En el vástago del extremo de la JERINGA, o del dispositivo de EMBOLO PARA GASES, inserte una manguera plástica
adjunta al sensor de presión. Lo mas probable es que todo esto ya esté listo.
2.- El pistón de la Jeringa se sitúa de modo que su extremo final encierre algún volumen, unos pocos centímetros cúbicos.
3.- Chequee que el cilindro y el sensor de presión están bien sellados; para ello empuje el pistón de modo que se desplace
unos 05 cc de volumen. Al soltarlo debería volver razonablemente bien a la posición original.
PARTE III : Procedimiento experimental : toma de datos
NOTA.- este experimento esta redactado para diversas VARIANTES, por tanto Ud. debe
atender y trabajar las variables y el enfoque que su Profesor Auxiliar le indique.
Masar las pesas disponibles, registrando los valores en una tabla. Esta tabla PODRIA tener las siguientes columnas :
| masa | fuerza | presión | altura | volumen | , con unidades y errores.
Note que Ud. agrega masas a la plataforma, pero en su tabla y en el computador DEBE anotar la presión indicada por el
sensor. Para las conversiones, use g = 9,796  0,001 [ m s -2]. Recuerde que P = F / S ; mas arriba se dio el diámetro
del pistón. ¿ existe equivalencia entre sus calculos y la presion indicada por el sensor ?
Con cada registro computacional, Ud. puede anotar en la columna pertinente de la tabla, la altura en que se ha
posicionado el pistón en el cilindro, esto ( si se pide), permitirá posteriormente, calcular el volumen para cada presión,
pero en general el volumen se puede leer directamente en ele cilindro y su escala..
PARTE VI : Registro de datos
1.- Cuando tenga todo dispuesto para realizar el experimento, cliquee el botón GRABAR para comenzar el registro
de datos. La ventana de Muestreo por teclado se abre automáticamente. Desplace esta ventana de modo que Ud.
pueda verla y también ver el cuadro de valores. El rectángulo contiguo a la entrada # 1, muestra un valor inicial por
omisión, que por ahora se puede ignorar
2.- Ajuste el pistón al volumen de aire que desee darse, por ejemplo, el correspondiente a un volumen de 20 ml.
3.- Cuando la presión que se muestra en el rectángulo numérico se estabilice, tipee el valor de carga, fuerza o presión,
según sea lo que Uds. hayan decidido, en la ventana de Muestreo por teclado y luego cliquee en INGRESAR
para grabar ese valor de carga, fuerza o presión. ( ejemplo 100 g , e ingresar )
Su primer valor aparecerá en la ventana de Muestreo por teclado. El rectángulo contiguo a Entrada # 2 mostrará un
nuevo valor por omisión ( by default ), que Ud. puede ignorar.
4.- Cargue el pistón con una carga mayor, por ejemplo, 200 g. Tipee el valor ( 200 g ) en la ventana de Muestreo
por teclado y luego cliquee en INGRESAR para grabar ese nuevo valor de la carga, fuerza o presión agrargada.
Su segundo valor aparecerá en la ventana de Muestreo por teclado; cliquee en INGRESAR para grabar ese nuevo
valor del volumen. El rectángulo contiguo a Entrada # 3 mostrará un nuevo valor que seguirá el patrón definido en
los dos primeros ingresos. El programa Sciece Workshop está diseñado para captar los intervalos y nos ahorra trabajo.
5.- Continúe cargando el pistón de modo que el pistón se cargue EN AUMENTO cada vez. NUNCA MAS DE 700 g.
Para cada carga, fuerza o presión , se registra el valor dado por el sensor; continúe hasta llegar a los 700 g .
Simultáneamente tabule para cada presion, el volumen del gas que se está comprimiendo
6.- Después de tipear el último valor de carga, fuerza o presión, hacer click en INGRESAR, vaya al botón Parar Muestreo
y haga click en el para finalizar la toma de datos.
La ventana de Muestreo por teclado desaparecerá para aparecer Pasada # 1 en el cuadro Lista de Datos.
ANALISIS DE DATOS
1.- Haga click en el cuadro Gráfico para activarlo. Haga otro click en el botón Autoescala, para adecuar la escala del
gráfico a los datos. Su gráfico debe ser de carga, o fuerza, o presión en función del volumen encerrado en el cilindro.
2.- Si el tiempo lo permite, repita el procedimiento. Para ver el gráfico correspondiente a la primera o segunda secuencia
de datos, use el botón DATA y haga click en Pasada # 1 o en Pasada # 2.
Trabajo con los datos .Este trabajo PUEDE TENER dos partes ( sus Pr Auxs. definiran si realiza amabas o SOLO UNA de estas opciones ):
1 ) calibración del sensor de presión
2 ) estudiar la relación P-V para el gas, a T =Cte
SOLO PARTE 1 : comente el gráfico computarizado y los aspectos relevantes de la calibración: errores cualitativos y
cuantitativos, confiabilidad, ¿ se mantuvo T cte. durante la calibración ?, Haga ahora este grafico a mano, pero aplicando
Regresion Lineal .
SOLO PARTE 2 : con las columnas presión - volumen de la tabla, confeccione un gráfico en papel lineal Linealice la
curva del gráfico anterior . Exprese la ecuación de la recta hallada en la linealización .
Comente el gráfico computarizado y los aspectos relevantes de la calibración : errores cualitativos y cuantitativos,
confiabilidad, ¿ se mantuvo T cte. durante la calibración ?, ¿ y el volumen ?, etc.
No olvide olvide unidades y errores.
Comente y discuta resultados .
Redacte un informe de acuerdo a la pauta usual.
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