PROCESO ISOTÉRMICO

Arantxa Cepeda Lestrade, Diego Saldaña Ulloa

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Plan de presentación

Objetivo Hipótesis Marco teórico Proceso experimental Datos experimentales Aplicaciones Conclusiones Bibliografía

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Objetivo

Determinar el trabajo realizado por un émbolo al desplazarse hacia abajo por la fuerza de una masa con una aceleración constante, además de estar bajo las condiciones de una isoterma.

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Hipótesis

Cuando el volumen aumenta, la presión va disminuyendo de forma logarítmica. Esto pasa cuando la temperatura es constante, es decir, es un proceso isotérmico.

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Marco Teórico Trabajo Realizado por un gas ideal

Suponemos un caso en el que tengamos un gas dentro de un cilindro que realice un trabajo para levantar un pistón.

Si se eleva la temperatura el gas se expandirá y levantara el pistón.

La fuerza que actúa empujando el pistón es la presión dada por

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Podemos escribir el trabajo como:

En esta integral dx representa el desplazamiento del pistón, entonces sabiendo que:

Tenemos:

(1)

(1.1)

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Si el gas se expande y contrae a temperatura constante la presión y el volumen están dadas por la ecuación del gas ideal de modo que

Para determinar el trabajo usaremos la ecuación 1.1 y tendremos en cuenta que:

(2)

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Por lo tanto:

Ya que la temperatura es constante:

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Proceso Isotérmico

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Proceso experimental

Determinar el trabajo que realiza un émbolo cuando este se desplaza por medio de una masa, con volúmenes iniciales diferentes.

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Datos experimentales tubo presion volumen  presion volumen  presion vlumen

grande 80.1 1  58.6 1  58 1

  44 2  55 2  46.4 2

  36.3 3  36.6 3  37.4 3

  31.5 4  31.2 4  31.7 4

  26.9 5  27.3 5  27.4 5

  23.9 6  23.9 6  24.6 6

  21.2 7  21.5 7  21.5 7

  19.2 8  19.5 8  19.5 8

  17.6 9  17.6 9  17.8 9

  16.1 10  16.1 10  16.2 10

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Gráfica

Trabajo: 5.2 Joules Comprobación: 4.8 Joules

2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

Vo lumen

Pres ión

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Tubo mediano presion volumen   presion  volumen   presion volumen

79.6 1  84.6 1  85 0

40 2  43.9 2  43 1

27.3 3  28.3 3  30.3 2

20 4  21.5 4  22.1 3

16.1 5  17.1 5  17 4

13.2 6  14.3 6  14.2 5

11.2 7  12.3 7  12.2 6

9.8 8  10.4 8  10.7 7

8.6 9  9.2 9  9.3 8

7.6 10  9.3 10  8.3 9

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Gráfica

Trabajo: 1.185 Joules Comprobacion: 1.148 Joules

2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

Pres ión

Vo lumen

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Tubo pequeño tubo presion volumenbebé 78.8 0  64.5 0.2  55.1 0.4  45.3 0.6  41 0.8  36.5 1  31.3 1.2  28.7 1.4  26 1.6  23.9 1.8  22 2  21 2.2  19.5 2.4  18.1 2.6  17.1 2.8  16.1 3  15.3 3.2  14.6 3.4

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Gráfica

Trabajo: .11 J Comprobación: .18 J

2 . 10 6 4 . 10 6 6 . 10 6 8 . 10 6 0 .00001

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

Pres ión

Vo lumen

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Aplicaciones en la vida real Cuando un poco de agua es metida al

congelador, esta se mantiene a una temperatura constante durante todo su cambio de fase (líquido-sólido) sin embargo, las propiedades de éste mismo elemento van cambiando y el volumen inicial del agua es diferente al volumen final ya siendo ésta un hielo.

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Conclusiones

Se pudo comprobar la hipótesis y lograr el objetivo a atreves de este procedimiento experimental. Cuando una isoterma se cumple, entonces el volumen aumenta y la presión disminuye. Por otro lado, se entendió de mejor forma la parte teórica de este tema en específico de la termodinámica y se encontraros algunas aplicaciones en la vida real.

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Bibliografía

Young, H. Freedman, R., “Física Universitaria” Pearson, pp. 610. 2009

Resnick, R. Fisica volumen 1. Patria, pp. 499. 2010