DETERMINACIÓN DE GAMMA DEL AIREI. DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO.- 1. Se emplean manómetros de columna de agua para medir presiones bajas como la que se consigue en el presente experimento y en aplicaciones de aire impulsado por ventiladores centrífugos o en tuberías de distribución domiciliaria de gas natural, ¿Por ejemplo una pulgada de columna de agua, qué porcentaje de la presión atmosférica representa?. ¿De qué modo influirían burbujas en el interior del líquido manométrico?. Determinaremos el equivalente de una pulgada de columna de agua en columna de mercurio: H 2O hH 2O Hg hHg H 2 O hH 2 O hHg Hg 1 cmg3 25.4 mm hHg g 13.6 cm3 hHg 1.8676 mmHg El porcentaje que representa en La Paz es: 1.8676 mmHg % 100% 495 mmHg % 0.3773 % Si hubieran burbujas en el líquido manométrico influye en el hecho de que las burbujas hacen que la altura del líquido se mayor por lo tanto se tomaría datos equivocadamente ya que no serían la altura real. 2. ¿Por qué el vapor de agua que está en el ambiente, no es considerado parte constituyente del aire?. El aire esta constituido principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón. El contenido en vapor de agua del aire varía considerablemente en función de la temperatura y de la humedad relativa. Con un 100% de humedad relativa, máxima cantidad de vapor de agua admisible a una determinada temperatura, la cantidad de vapor de agua varía de 190 partes por millón (ppm) a -40 °C hasta 42.000 ppm a 30 °C. Otros elementos que en ocasiones constituyen parte de la atmósfera en cantidades minúsculas son el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y óxidos, como los de azufre y nitrógeno cerca de los volcanes, arrastrados por la lluvia o la nieve. El vapor de agua es constituyente del aire pero al estar en proporciones muy bajas se lo desprecia. 3. Si la variable independiente H1 se mantendría constante para todas las medidas, las dispersiones de su medida y de H2 serían pequeñas y estos valores se podrían expresar como: H 1 H 1 E H y H 2 H 2 E H respectivamente, entonces E tendría que calcularse con propagación. Deduzca la ecuación para encontrar el error de medida de gamma ( E ). Partiendo de la ecuación: H1 H1 H 2 ln ln H 1 ln H 1 H 2 H 1 H 1 H 2 H1 H1 H 2 EH E H1 E H 2 E 1 H1 H1 H 2 4. Indique ¿qué Ley de la Termodinámica predice la ocurrencia del proceso C-D del experimento? La Primera Ley de la Termodinámica que dice cuando un sistema se pone en contacto con otro más frío que él, tiene lugar un proceso de igualación de las temperaturas de ambos. El primer principio de la termodinámica identifica el calórico, o calor, como una forma de energía. Se puede convertir en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. El primer principio es una ley de conservación de la energía. Afirma que, como la energía no puede crearse ni destruirse —dejando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa y energía— la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna del sistema. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí. 5. El proceso de expansión B-C del experimento hace que el aire en el interior del botellón se enfríe, este principio se aplica en los evaporadores de los refrigeradores para “absorber” calor de los alimentos, ¿qué sucede en los procesos de compresión adiabática?, cite algunos ejemplos. El Proceso adiabático, en termodinámica, es cualquier proceso físico en el que magnitudes como la presión o el volumen se modifican sin una transferencia significativa de energía calorífica hacia el entorno o desde éste. El proceso de compresión, que lleva consigo un aumento de temperatura, se observa cuando un gas se comprime rápidamente. Muchos sistemas comunes, como los motores de automóvil, presentan fenómenos adiabáticos. 6. Indique ¿qué medio de propagación de calor permite al aire del interior del botellón ganar calor del exterior del botellón?, ¿cómo conseguiría experimentalmente que el proceso C-D sea más corto? (más rápido). El medio de propagación de calor que permite al aire del interior del botellón ganar calor es: conducción, que es el que se transmite por contacto; convección por el cual se transmite calor por el movimiento de los fluidos presentes y radiación el cual transmite calor por medio de ondas como por ejemplo las del sol. 7. Indique que idealizaciones se asumieron en el experimento. Se asumió que el aire es biatómico y que la presencia de otros tipos de gases era tan pequeña que s lo puede despreciar. 8. ¿Qué error sistemático se comete de emplear la ecuación (12) en vez de la (10) en la determinación de gamma?. Sugerencia: Calcular gamma promedio con la ecuación (10) para ver la diferencia. Podría ser que en la ecuación 12 no se toma en cuenta variables como la presión atmosférica, gravedad y densidad las cuales a cambios significativos en la temperatura pueden variar su valor afectando en la toma de datos. 9. Haciendo uso del gamma encontrado en el experimento, presiones registradas, calcule la temperatura Tc en función de To. ¿Qué beneficios se obtendrían en el experimento si se equipa al botellón con un termistor en su interior?. El equipar con un termistor el botellón nos daría la posibilidad de poder tener lecturas de la temperatura para los distintos procesos experimentados. 10. Cuando se incrementa la presión del aire, el vapor de agua presente en el aire tiende a condensarse, en cambio cuando la presión baja el agua evapora a menores temperaturas, este fenómeno es fácil de recordar para los que vivimos en altitudes. Comente ¿cómo influiría un manómetro de columna de agua en el presente experimento?. ¿Cómo influye el vapor de agua, que aunque en pequeñas proporciones siempre está presente en el aire?. Si se tiene como líquido manométrico agua se corre el riesgo de que este puede evaporarse o que debido a la condensación el líquido aumente. El vapor de agua puede influir en la medida de que tiende a condensarse por lo que existe formación de agua lo cual podría afectar al manómetro.
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