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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y METALURGIA
INGENIERA DE MINAS
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INFORME DE LABORATORIO N 03 TERMODINMICA
DE GASES
I. OBJETIVO
Determinar las funciones termodinmicas en un proceso isotrmico para un gas ideal (aire).
II. FUNDAMENTO TERICO
Trminos:
- Calor (Q)
Energa absorbida o liberada durante un proceso termodinmico;
cuando el calor es liberado por el sistema se considera negativo, y
cuando es absorbido se considera positivo.
- Trabajo (T)
Variacin experimentada en su volumen durante una expansin o
comprensin del sistema en un proceso termodinmico. Es positiva
cuando es realizado por el sistema y negativo cuando es sobre el
sistema.
W = PV
- Energa interna (E)
Energa que poseen las molculas de un gas. Constituidas por la
energa cintica, energa potencial, energa de rotacin, etc. La
variacin de esta energa depende nicamente de la temperatura
absoluta y es independiente de la trayectoria o proceso que sufre el
gas.
- Entalpa ()
Calor absorbido o liberado durante una reaccin qumica,
manteniendo la presin constante. Para slidos y lquidos la H es
igual a la variacin de energa interna; para los gases se tiene:
H = E + PV
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- Entropa ()
Medida del estado de desorden de un sistema. Todo sistema aislado
tiende siempre a un estado de mayor desorden o mayor entropa. La
variacin de entropa para un gas es mayor que para un lquido y este
para un slido.
S =dQ
T
Proceso reversible
Es toda transformacin en que el sistema se encuentra infinitamente
prximo a un estado de equilibrio. Los procesos: isotrmico, isobrico,
adiabtico son procesos reversibles.
Una de las ms fundamentales manifestaciones, en la naturaleza es
la energa que acompaa a todos los cambios y transformaciones. La
forma ms frecuente en que aparece la energa y a la que tienden
todas las dems es el calor, adems la energa mecnica, elctrica,
qumica, radiante que se encuentran almacenadas en todas las
sustancias: De esta interrelacin entre energas, constituyen el objeto
de la termodinmica.
III. MATERIALES Y REACTIVOS
- Armar el equipo que se muestra en la figura.
- Una cinta mtrica. - Un termmetro.
- Una probeta de 10Ml. - Una cocina elctrica.
- Agua destilada.
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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Armar el equipo que se muestra en la figura Una cinta mtrica Un termmetro Una probeta de 10mL Una cocina elctrica Agua destilada
V. CLCULOS Y RESULTADOS
Datos experimentales
Volumen muerto: Vm= 3 ml Temperatura del agua en la ampolla: T= 21 oC PvH2O(21 oC) = 18,85 mmHg
Temperatura de ebullicin del agua: T= 88 oC PvH2O(88 oC) = Patm = 487,1 mmHg 1mH2O = 100 CmH2O = 7,35 CmHg = 73,5 mmHg
Posiciones de la ampolla de nivel y volumen del gas A (solo tres puntos)
Punto (1): presin manomtrica (1) = 36.75 mmhg Vhg(1) = 35 ml
Punto (2): presin manomtrica (2) = 0 mmHg Vhg(2) = 37.4 ml
Punto (3): presin manomtrica (3) = -36,75 mmH Vhg(3) = 39,8 ml
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Punto 1 V gh (1) = 35ml; V gas seco
=
V gas hmedo
V gas hmedo x
V gas hmedo
P man.(1) = 50 cm (H2O)x 73,5mmHg/100cm(H2O) = 36,75 mmHg PT =Pabsoluta = Pgas hmedo(1) = Patm + Pman = 487,1mm Hg + 36,75mmHg
PT = 513,85 mmHg
Pgas seco = 1 + PV H2O Pgas seco = Pgas hmedo - PV H2O = 523,85 mmHg 18,65 mmHg
Pgas seco = 505,2 mmHg V gh (2) = 37.4 mL Punto 2 P man.(2) = 0 cm (H2O) = 73,5mmHg/100cm(H2O) = mmHg
PT =Pabsoluta = Pgas hmedo(2) = Patm + Pman = 487,1mm Hg + ommHg
PT = 487,1 mmHg Pgas seco (2) = Pgas hmedo (2) - PV H2O = 487,1 mmHg 18,65 mmHg
Pgas seco (2) = 468, 45 mmHg V gh (3) = 39,8 mL Punto 3 P man.(3) = = -50 cm (H2O)x 73,5mmHg/100cm(H2O) P man.(3) = -36, 75 mmHg
P gh.(3) = PT = Patm + Pman =487,1mm Hg = 450,35 mmHg Pgas seco (3)= Pgas hmedo (3) - PV H2O = 450,35 mmHg 18,65 mmHg Pgas seco (3) = 431,7, 45 mmHg
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AHORA
Para
V gas seco 1 = 35mL x (505,2 mmHg
582,85 ) = 23,75 mL
Para
V gas seco 2 = 37,4mL x (468,45 mmHg
487,1 ) = 35,97 mL
Para
V gas seco 3 = 39,8 mL x (431,7 mmHg
450,35 ) = 38,15 mL
RESUMEN 2:
PUNTO PGAS SECO (mmHg)
VGAS SECO (mL)
PGAS SECO (atm)
VGAS SECO (L)
1 505,2 33,75 0,665 0,034
2 468,45 35,97 0,616 0,036
2 431,7 38,15 0,563 0,038
Grfico 1 P vs V mostrado en anexo RESUMEN 2:
PUNTO PGAS SECO VGAS SECO PGAS SECO x VGAS SECO
1 0,665 0,034 0,022
2 0,616 0,036 0,022
3 0,568 0,038 0,022
Grfico 2 PV vs P mostrado en anexo EN BASE AL ORDEN SIGUIENTE:
A) 1 2
B) 2 3
C) 1 3
CALCULAR TODAS LAS FUNCIONES TERMODINMICAS: Q, E, S, W, H, A, G
1) Calculamos el # de moles del aire con los datos del punto 2
n = (2 2
2)
n = 9,19 x 10-4 T = Cte E = 0 W= n R T ln( v2/ v1) = 0,031 cal Q = W
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H = 0 S = 1, 0 x 10-4
A = -W G = n RT ln (p2/p1) = -0,041 cal Tramo 1 - 2
W= nRT Ln (v2
1) = 9,19x 10-4 x 1,987 cal/mol.K x294 K Ln(
0,036
0,034)
W = 0,03069 cal = Q S = -n RT ln (p2/p1) S = 1,34 X 10-4 cal/ K A = -W = -0,03069 cal G = n RT ln (p2/p1) G = -0,03947
Tramo 2 - 3
W= nRT Ln (v2
1) = 9,19x 10-4 x 1,987 cal/mol.K x294 K Ln(
0,038
0,036)
W = 0.029026 cal = Q S = -n RT ln (p2/p1) S = 1.48 X 10-4 cal/ K A = -W = - 0.029026 cal G = n RT ln (p2/p1) G = -0,04355 cal
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VI. CONCLUCIONES
La termodinmica de gases es un proceso que nos ayuda a determinar
el proceso isotrmico
Se concluye que en procesos isotrmicos para gases ideales
observamos que los trabajos realizados en cada punto son diferentes
Se concluye entonces que uno de los parmetros ms influyentes en la
termodinmica es la temperatura.
VII. RECOMENDACIONES
Se recomienda para los clculos tener en cuenta los procedimientos
usados
Por otra parte se recomienda que los resultados obtenidos no
necesariamente coincidirn con los resultados, encontrados
tericamente ya que se a obviado muchos otros paramento.
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
Gaston Pons Musso FISICOQUIMICA 2008.
Frederick Lohgo QUIMICA GENERAL
Harry B. Gray PRINCIPIOS BASICOS DE LA QUIMICA.
Castellan G. Fisicoqumica 2da. Edicin. Ed. Fondo Educativo
Interamericano, EEUU, 1987, pg: 106, 144. 312-313;324,337
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IX. ANEXOS
X. SOLUCIN DE PREGUNTAS
a. Enumere los objetivos especficos del experimento
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