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7/17/2019 leydeboyle-130227132111-phpapp01

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B

Título de la práctica:

Ley de Boyle

Profesor:

Ing. José Alexander Ortega Medina

Nombre:

Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

Miércoles, 17 de agosto de !11

Paralelo:

"

Término – Año:

I #ér$ino !11



R%&'M%()

&e anali*+ la resi+n a alturas di-erente, se to$aba las altura aciendore-erencia el $ercurio corresondiente de un lado al igual /ue al otro lado, lacual nos sir0i+ ara calcular la resi+n y 0olu$en.

&e reali*+ la gr-ica 2resi+n 0s el in0erso del 0olu$en, de esta gr-ica seall+ la endiente /ue reresenta a k (magnitud de la constante).

Al $edir 0ariaciones de 0olu$en -rente a 0ariaciones de resi+n con ob3etode co$robar si el co$orta$iento del gas uede ser descrito $ediante laLey de Boyle.

OBJ%#I4O)

'tili*ar la ley de Boyle ara calcular exeri$ental$ente el n5$ero de$oles de aire dentro de un reciiente a te$eratura constante.

%6'I2O) Aarato ara ley de Boyle.

F'(AM%(#O #%8RI9O)

Los to$os y las $oléculas en el estado gaseoso se co$ortan co$o

centros untuales de $asa /ue s+lo en el rango de las altas resiones yba3as te$eraturas son a-ectadas or las -uer*as atracti0as. Fuera de estosl:$ites, las roiedades -:sicas de un gas se deben rincial$ente al$o0i$iento indeendiente de sus $oléculas.

&i se considera a un gas contenido en un reciiente, la resi+n /ue estee3erce es la -uer*a or unidad de rea sobre las aredes debido a losi$actos elsticos de las $oléculas.

Robert Boyle descubri+ en 1"" la relaci+n $ate$tica entre la resi+n y el0olu$en de una cantidad -i3a de gasa te$eratura constante. &eg5n la ley deBoyle, el 0olu$en de una $asa dada de un gas 0ar:a en -or$a in0ersa$enteroorcional a la resi+n cuando la te$eratura se $antiene en un 0alor -i3o.La exresi+n $ate$tica de la ley se escribe)

P x V =k ;roceso isotér$ico<



La $agnitud de la constante = es -unci+n de la cantidad /u:$ica de gas y dela te$eratura. 2ara dos estados di-erentes 1 y la ley i$lica) P

1 x V

1= P

2 x V

2

%s decir, si se exlora el co$orta$iento -:sico de un gas de acuerdo con laley de Boyle y asu$iendo co$orta$iento ideal, se uede concluir /ue, ate$eratura constante)

• Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se

reduce a la mitad.

• Si el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se

reduce en un tercio.

%s usual en los exeri$entos sobre la ley de Boyle obtener un con3unto de

datos de resi+n y 0olu$en, los cuales se ueden reresentar gr-ica$enteara obtener el 0alor de =.

%>2%RIM%(#O)

1. Abrir la lla0e /ue se encuentra en la artesuerior, desacio.

2. 2oner a la $is$a altura a$bos untos del$ercurio.

3. 9errar la lla0e lenta$ente.



4. 4ariar las alturas ;? 0eces<.

5. Medir @ y anotar los datos en latabla.

6. Medir y anotar los datos en latabla.

2RO9%IMI%(#O%>2%RIM%(#AL)

1. Asegura$os de cu$lir con las nor$as de seguridad dentro dellaboratorio ya /ue odr:a$os tener incon0enientes con la reali*aci+n dela rctica.

. 9on la exlicaci+n dada or el ingeniero rocede$os a traba3ar.. Reali*a$os los asos dicos anterior$ente.

. Registra$os las obser0aciones.C. %scribi$os las conclusiones.". 9o$leta$os las reguntas /ue se encuentran al -inal de la rctica.

#ABLA % A#O&)

H(m) h(m)

10−2 −0.5 x 10

−2

2 x10

−2

−0.9 x 10

−2

3 x10−2

1.2 x 10−2

4 x 10−2

1.5 x 10−2

5 x10−2

2.0 x10−2

6 x10−2

2.2 x 10−2

7 x10−2

2.9 x10−2

8 x10−2

3.3 x10−2



9DL9'LO&)

eter$ine el 0olu$en

∅=(7.7±0.1) x 10−3

m

V = π ϕ

2

4h

Δ V =

πhϕ

2 Δ ϕ+

π ϕ2

4 Δ h

V 1=

π ϕ2

4h=

π (7.7 x 10−3 )

4(−0.5 x10

−2 )=2.33 x 10−7

m3

Δ V 1=

π (−0.5 x 10−2 ) (7.7 x 10

−3 )2 (0.1 x10

−3

)+

π (7.7 x10−3 )2

4 (0.2 x 10

−2

)=9.91 x10

−8

V 2=

π ϕ2

4h=

π (7.7 x 10−3 )

4(−0.9 x10

−2 )=4.19 x10−7

m3

ΔV 2= π (−0.9 x 10

−2 ) (7.7 x 10−3 )2

(0.1 x10−3 )+ π (7.7 x10−3 )2

4(0.2 x 10−2 )=1.04 x 10

−7

V 3=

π ϕ2

4h=

π (7.7 x 10−3 )

4(1.2 x10

−2 )=5.59 x 10−7

m3



ΔV 3= π (1.2 x 10−2 )( 7.7 x 10−3 )

2(0.1 x 10−3 )+

π (7.7 x10−3 )2

4(0.2 x 10−2 )=1.08 x10

−7

V 4=π ϕ

2

4h=

π (7.7 x10−3 )4

(1.5 x10−2 )=6.98 x 10−7m

3

ΔV 4=π (1.5 x10−2) (7.7 x 10−3 )

2(0.1 x10−3 )+

π (7.7 x10−3 )2

4(0.2 x10−2)=1.11 x10

−7

V 5=π ϕ

2

4h= π (

7.7 x10

−3

)4 (2 x10−2 )=9.31 x10−7m3

ΔV 5= π (2 x 10−2 ) (7.7 x10−3 )

2(0.1 x 10−3 )+

π (7.7 x10−3 )2

4(0.2 x 10−2 )=1.17 x 10

−7

V 6= π ϕ

2

4

h= π (7.7 x 10−3 )

4

(2.2 x10−2)=1.02 x 10−6m

3

ΔV 6=π (2.2 x 10−2 ) (7.7 x10−3 )

2(0.1 x 10−3 )+

π (7.7 x10−3 )2

4(0.2 x10−2 )=1.19 x10

−7

V 7=

π ϕ2

4h=

π (7.7 x 10−3 )

4(2.9 x10

−2 )=1.35 x10−6

m3

ΔV 7=π (2.9 x10−2

) (7.7 x10−3

)2

(0.1 x 10−3 )+ π (7.7 x 10−3

)2

4(0.2 x10−2 )=1.28 x 10−

7



V 8= π ϕ

2

4h=

π (7.7 x 10−3 )4

(3.3 x10−2 )=1.54 x10−6m

3

ΔV 8=

π (3.3 x10−2 ) (7.7 x10−3 )2 (0.1

x10

−3

)+

π (7.7 x 10−3 )2

4 (0.2 x10

−2

)=1.33 x10

−7

eter$ine el in0erso del 0olu$en

V ' =

1

V

ΔV ' =

Δ V

V 2

V 1' =1/V 1 Δ V

1

' = Δ V 1/ (V

1 )2

V 1' =1/2.33 x10

−7 Δ V

1

' =(9.91 x10−8)/ (2.33 x10

−7 )2

V 1' =4.29 x 10

6[1/m3] ΔV 1

' =1.83 x106[1 /m3]

V 2' =1/V 2 Δ V

2

' = Δ V 2/ (V

2 )2

V 2' =1/4.19 x10−

7 Δ V

2

' =(1.04 x10−7)/ (4.19 x 10

−7 )2

V 2' =2.38 x10

6 [1/m3] ΔV 2

' =5.92 x105[1/m3]

V 3' =1/V 3 ΔV

3

' = ΔV 3/ (V 3 )

2

V 3' =1/5.59 x10

−7 ΔV

3

' =(1.08 x10−7)/ (5.59 x10−7 )2

V 3' =1.78 x10

6 [1/m3] Δ V 3

' =3.46 x 105[1/m

3]

V 4' =1/V 4 ΔV

4

' = ΔV 4/ (V 4 )

2

V 4' =1/6.98 x 10

−7 Δ V

4

' =(1.11 x 10−7)/ (6.98 x 10

−7 )2

V 4' =1.43 x 10

6[1/m3] Δ V 4

' =2.28 x105[1/m

3]



V 5' =1/V 5 ΔV

5

' = ΔV 5/ (V 5 )

2

V 5' =1/9.31 x10

−7 ΔV

5

' =(1.17 x10−7)/ (9.31 x10−7 )2

V 5' =1.07 x106

[1 /m3

] ΔV 5' =1.35 x 105

[1 /m3

]

V 6' =1/V 6 ΔV

6

' = ΔV 6/ (V 6 )

2

V 6' =1/1.02 x10

−6 ΔV

6

' =(1.19 x10−7)/ (1.02 x 10−6 )2

V 6' =9.80 x 10

5[1/m3] Δ V 6

' =1.14 x105[1/m

3]

V 7

'

=1

/V

7

ΔV 7

' = ΔV 7

/(V

7 )

2

V 7' =1/1.35 x10

−6 ΔV 7

' =(1.28 x10−7)/ (1.35 x10−6 )2

V 7' =7.40 x10

5[1/m3] Δ V 7

' =7.02 x104[1/m

3]

V 8' =1/V 8 ΔV

8

' = ΔV 8/ (V 8 )

2

V 8' =1/1.54 x 10

−6 ΔV 8

' =(1.33 x10−7)/ (1.54 x10−6 )2

V 8'

=6.49 x105

[1/m3

] Δ V 8'

=5.60 x 104

[1/m3

]

eter$ine la resi+n del gas

P0=(1.01±0.01) x103 Pa

g=(9.81±0.01)m

s2

ρ Hg=(13.55±0.01) x103 kg

m3

Pgas= P0− ρ Hg∗g∗ H

∆ P gas=∆ P0+g∗ H ∗∆ ρ Hg+ ρ Hg∗ H ∗∆ g+ ρ Hg∗g∗∆ H



P1= P

0− ρ Hg∗g∗ H

1

P1=1.01 x 105−(13.55 x 10

3∗9.81∗10−2 )

P1

=9.97 x 104 [ N /m2 ]

∆ P1=∆ P

0+g H

1∆ ρ Hg+ ρ Hg H

1∆ g+ ρ Hg g ∆ H

1

9.8∗1 x 10−2

¿0.01 x10

3

∆ P1=(0.01 x105 )+¿

∆ P1=1.02 x103 [ N /m

2 ]

P2= P

0− ρ Hg∗g∗ H

2

P2=1.01 x105−(13.55 x 10

3∗9.81∗2 x 10−2 )

P2=9.83 x104 [ N /m

2 ]

∆ P2=∆ P

0+g H

2∆ ρ Hg+ ρ Hg H

2∆ g+ ρ Hg g ∆ H

2

9.8∗2 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P2=(0.01 x 105 )+¿

∆ P2=1.03 x103 [ N /m

2 ]

P3= P

0− ρ Hg∗g∗ H 3

P3=1.01 x105−(13.55 x 10

3∗9.81∗3 x10−2 )

P3=9.70 x104 [ N /m

2 ]

∆ P3=∆ P

0+g H

3∆ ρ Hg+ ρ Hg H

3∆ g+ ρ Hg g ∆ H

3



9.8∗3 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P3=(0.01 x 105 )+¿

∆ P3=1.03 x103

[ N /m

2

]

P4= P

0− ρ Hg∗g∗ H

4

P4=1.01 x105−(13.55 x10

3∗9.81∗4 x10−2)

P4=9.56 x104 [ N /m2 ]

∆ P4=∆ P

0+g H

4∆ ρ Hg+ ρ Hg H

4 ∆ g+ ρ Hg g ∆ H

4

9.8∗4 x 10−2

¿0.01 x10

3

∆ P4=(0.01 x105 )+¿

∆ P4=1.04 x103 [ N /m

2 ]

P5= P

0− ρ Hg∗g∗ H 5

P5=1.01 x105−(13.55 x 103∗9.81∗5 x10

−2 )

P5=9.43 x104 [ N /m

2 ]

∆ P5=∆ P

0+g H

5∆ ρ Hg+ ρ Hg H

5∆ g+ ρ Hg g ∆ H

5

9.8∗5 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P5=(0.01 x 105 )+¿

∆ P5=1.04 x 103 [ N /m2 ]

P6= P

0− ρ Hg∗g∗ H

6



P6=1.01 x105−(13.55 x 10

3∗9.81∗6 x10−2)

P6=9.30 x 104 [ N /m

2 ]

∆ P6

=∆ P0

+g H 6

∆ ρ Hg

+ ρ Hg

H 6

∆ g+ ρ Hg

g ∆ H 6

9.8∗6 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P6= (0.01 x 105 )+¿

∆ P6=1.04 x103 [ N /m2 ]

P7= P

0− ρ Hg∗g∗ H 7

P7=1.01 x105− (13.55 x 10

3∗9.81∗7 x10−2 )

P7=9.17 x 104 [ N /m

2 ]

∆ P7=∆ P

0+g H

7 ∆ ρ Hg+ ρ Hg H

7∆ g+ ρ Hg g ∆ H

7

9.8∗7 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P7= (0.01 x 105 )+¿

∆ P7=1.04 x 103 [ N /m2 ]

P8= P

0− ρ Hg∗g∗ H 8

P8=1.01 x105− (13.55 x 103∗9.81∗8 x10−2 )

P8=9.04 x 104 [ N /m

2 ]

∆ P8=∆ P

0+g H

8∆ ρ Hg+ ρ Hg H

8∆ g+ ρ Hg g ∆ H

8



9.8∗8 x10−2

¿0.01 x10

3

∆ P8= (0.01 x 105 )+¿

∆ P8=1.04 x 10

3

[ N /m2

]

9lculo de la endiente

P1=9.71 x104 [ N /m2 ]

P2=10.20 x104 [ N /m2 ]

V 1' =2.84 x 10

6[1/m3]

V 2' =4.62 x10

6[1 /m3]

m= y− y o

x− x o

=a

b

∆ m=∆ ab+a ∆ b

b2

a = y2 – y1 ∆a = ∆y2 + ∆y1

a = (10.20 – 9.71)x104 N/m2 ∆a = (0.01 + 0.01)x104 N/m2

a = 0.49x104 N/m2 ∆a = 0.02x104 N/m2

b = x2 – x1 ∆b = ∆x2 + ∆x1

b = (4.62 – 2.84)x106 1/m3 ∆b = (0.01 + 0.01)*105 1/m3

b = 1.78x106 1/m3 ∆b = 0.02x106 1/m3

m = a / b ∆m = (b a∆ + a ∆b) / b²

m = 0.49x104/1.78x106 ∆m=[(1.78x106 )(0.02x104)+(0.49x104 )(0.02*105)]/( 1.78x106 )²

m = 2.75x10-3 N/m ∆m = 1.43x10-4 N/m

m = (2.75 ± 0.1)!10"# N$m

9lculo de n ;E de $oles<

n= m

RT [moles ]

n= 2.75 x10

−3

(0,082 )∗(297)[moles]

n=1,13 x 10

−4

[moles ]

∂n= 1

RT |∂n|



∂n= 1

(0,082 )(297)|0,40| ∂ n=0,02



n=(1,13±0,02)[ x10−4][moles]

R%&'L#AO&)

2R%9'A9I8()(o abrir rida$ente la lla0e /ue se encuentra en la arte sueriordebido a /ue se uede escaar el $ercurio /ue se encuentra en elinterior.

RDFI9O&)

H(m) h(m) Pgas( N /m2) V (m3) V

' =1/V (m−3)

10−2 −0.5 x 10

−29.97 x10

42.33 x10

−74.29 x10

6

2 x 10−2 −0.9 x 10

−29.83 x10

44.19 x10

−72.38 x10

6

3 x10−2

1.2 x 10−2

9.70 x104

5.59 x 10−7

1.78 x106

4 x 10

−2

1.5 x 10

−2

9.56 x10

4

6.98 x10

−7

1.43 x 10

6

5 x10−2

2.0 x10−2

9.43 x104

9.31 x10−7

1.07 x106

6 x10−2

2.2 x 10−2

9.30 x104

1.02 x 10−6

9.80 x105

7 x10−2

2.9 x10−2

9.17 x104

1.35 x 10−6

7.40 x105

8 x10−2

3.3 x10−2

9.04 x104

1.54 x10−6

6.49 x105



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

8.4

8.6

8.8

9

9.2

9.4

9.6

9.8

10

10.2f(x) = 0.24x + 9.1

P %& 1$'

1$' (1$m) !10

P *+& (N,$m,) !10-

I&9'&I8()

!"#$a 1 !"#$a 2



Tabla de datos) %l $al uso /ue se da al e/uio in-luye en nuestrosclculos de la endiente, y al $o$ento de reali*ar la gr-ica) 2resi+n 0s#ie$o. La to$a correcta de estos datos ser i$ortante ara la obtenci+nde resultados con errores $:ni$os. &e reali*+ ? to$a de datos ara reducir en lo $:ni$o el orcenta3e de error, de esa $anera obtendre$os el

resultado eserado.Cálculos) Alicar correcta$ente las -+r$ulas y datos -ue la cla0e ara

/ue la rctica tenga éxito. 9alcula$os la endiente de la gr-ica de 2resi+n0s in0erso del 0olu$en. esués se calcul+ el n5$ero de $oles.

Tabla de resultados: #er$inado de reali*ar los clculos, se rocede aco$letar la tabla.

Observación: La correcta obser0aci+n de estos exeri$entos, noslle0arn a una correcta exlicaci+n de estos -en+$enos.

Resultados) 9o$o resultados tene$os la exlicaci+n de los -en+$enos/ue e$os obser0ado.

9O(9L'&IO(%&)

&e deter$in+ la ley de Boyle, en todas las situaciones el roducto deresi+n y 0olu$en ser constante)

2 x 4 G cte %l 0olu$en de la c$ara de aire, sie$re ser roorcional a la

longitud del tra$o de tubo /ue ocua el gas encerrado.

La resi+n $ano$étrica Pgas ;di-erencia entre la resi+n existente 2

y la resi+n at$os-érica P0 < ser roorcional a la di-erencia de

alturas Δh= H entre el ni0el de $ercurio en la ra$a abierta y en la

ra$a cerrada del tubo. La resi+n ca$biar en la $is$a roorci+n en /ue lo agan @ y . 9on la ayuda de estas dos alturas 0eri-ica$os la ley de Boyle.

R%F%R%(9IA BIBLIORDFI9A)

u:a de Laboratorio de F:sica B.

F:sica 'ni0ersitaria H &ears, e$ans=y.

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