FISICOQUIMICA
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LABORATORIO DE FISICOQUMICA
ANLISIS ESTADSTICOS DE LOS DATOS TERMODINMICOS
PRCTICA N.- 1
Realizado por: Palacios, Esteban; Prez Fernanda; Sampedro lvaro
RESUMEN
El presente documento se habla sobre los Anlisis estadsticos los cuales utilizamos en la
medicin de propiedades tales como presin, temperatura y volumen. El principal objetivo de este
es proporcionar informacin sobre cmo aplicar correctamente las herramientas estadsticas, las
cuales sern sustentadas con informacin bibliogrfica y las diferentes tablas de los clculos
realizados en el laboratorio.
INTRODUCCIN
La medicin es un proceso bsico de la
ciencia que consiste en comparar un patrn
seleccionado con el objeto o fenmeno cuya
magnitud fsica se desea medir para ver
cuntas veces el patrn est contenido en esa
magnitud.
Dentro de estas mediciones se puede obtener
diferentes clculos estadsticos, los cuales
permite que l sea error menor y as poder
tener una prctica ms confiable y dando un
resultado exitoso (Gua entregada por
docente).
A. Presin Atmosfrica
La atmsfera es la capa gaseosa que
envuelve todo el planeta y est formado por
mezcla de gases que en conjuntos llamamos
aire, como todos los cuerpos, tiene peso, el
cual ejerce una fuerza sobre la superficie
terrestre es lo que llamamos presin
atmosfrica.
La presin atmosfrica es la fuerza que el
peso de la columna de atmsfera por encima
del punto de medicin ejerce por unidad de
rea. La unidad de medicin en el sistema
mtrico decimal es el hectoPascal (hPa) que
corresponde a una fuerza de 100 Newton
sobre un metro cuadrado de superficie. La
variacin de la presin con la altura es
mucho mayor que la variacin horizontal, de
modo que para hacer comparables
mediciones en lugares distintos, hay que
referirlas a un nivel comn (usualmente el
nivel del mar).
Se utiliza un barmetro para medir la presin
que la atmosfera ejerce sobre la superficie de
la tierra. Fue inventado en el siglo XVII por
Torricelli. Es un tubo de aproximadamente
850mm de largo y sellado en un extremo, se
llena de mercurio y se invierte en un
recipiente abierto que contiene mercurio.
B. Curva de calentamiento
Tambin llamada curva Temperatura
Tiempo para el calentamiento del agua para
obtenerla lo nico que hay que hacer es
calentar una sustancia (por ejemplo agua) e
ir tomando la temperatura cada cierto tiempo
(por ejemplo 1 minuto) y la vamos
apuntando.
-
Al cabo de un tiempo, tenemos una serie de
parejas de valores de T (Temperatura) y de t
(tiempo), que podemos representar en una
grfica T (eje y) frente a t (eje x). Al unir los
puntos que logramos tenemos la grfica de
calentamiento.
Entonces, una curva de calentamiento ser el
resultado de representar grficamente los
valores de la temperatura que adquiere un
cuerpo al aplicarle calor durante un cierto
tiempo.
Aqu nos encontramos con los conceptos
calor y temperatura, que estn muy ligados,
pero no se refieren a lo mismo. (Torres,
2014)
C. Caudal
El caudal de un fluido se define como la
cantidad de sustancia que circula a travs un
seccin denominada ducto, por unidad de
tiempo, por lo regular se identifica con el
flujo volumtrico o volumen que atraviesa
por un rea (en su mayora circular) con
respecto a una unidad de tiempo.
Cuando se habla de fsica e ingeniera, el
caudal se lo define como la cantidad de
fluido por unidad de tiempo determinado en
un sistema o elemento, so lo expresa en la
unidad de volumen dividida por la unidad
del tiempo (m3/s).
PROCEDIMIENTO
A. Presin Atmosfrica
Tome 5 valores de presin atmosfrica, con
los datos obtenidos hacer un anlisis y
determinar media, desviacin estndar y
desviacin media.
B. Curva de calentamiento de una
sustancia
Tome un beaker y llnelo con
aproximadamente 500cm3 de agua, medir la
temperatura inicial y luego pngalo en la
manta calefactora durante 20 minutos,
midiendo su temperatura cada 2 minutos.
Con los datos obtenidos del experimento
anterior elabore una grfica en papel
milimetrado, temperatura vs tiempo.
Interprete la grfica y determine los valores
de temperatura al cabo de 4.25, 6.25 y 8.5
minutos utilizando el mtodo de
interpolacin lineal.
C. Caudal
Tomamos una probeta graduada de 250 mL,
posterior mente abrirnos la llaves de agua y
le dejamos fluir sin cerrarla durante dura el
experimento, posteriormente preparamos un
cronometro en cero, ingresamos la probeta al
flujo de agua y medimos que tiempo demora
en llenarse la probeta, repetimos este
proceso diez veces. Sacamos los datos
solicitados en la gua de laboratorio
DISCUSIN DE RESULTADOS
A. Presin Atmosfrica
El mercurio desciende en el tubo pero no se
escapa totalmente, debido a que la presin de
la atmosfera sobre la superficie de mercurio
en la cubeta sostiene la columna de mercurio
en el tubo.
El espacio por encima del mercurio dentro
del tubo tiene un vaco casi perfecto, debido
a que el Hg no es muy voltil a temperatura
ambiente, solo una cantidad despreciable de
Hg gaseosos ocupa este espacio. La presin
dentro del tubo y por encima del nivel de
referencia, resulta solo del peso de Hg en la
columna. Esta presin es igual a la presin
atmosfrica fuera del tubo y por encima del
nivel de referencia. (Canales, 1999).
En Sangolqu nos encontramos a una presin
atmosfrica 759.06 mmHg y la presin
promedio que hallamos fue de 562.6 mmHg
observamos una variacin eso se debe al
-
momento de realizar las mediciones el
manejo del barmetro no fue el indicado.
B. Curva de calentamiento de una
sustancia
La toma de medidas durante la variacin de
sustancias al someterles al calor a tiempos
determinados se debe de tener en cuenta
cada tiempo muy preciso ya que a simple
vista puede parecer un aumento de
temperatura constante pero siempre se van a
encontrar diferentes variaciones con
respecto al tiempo.
Pues la temperatura al ser una magnitud
escalar est relacionada con la agitacin
molecular del lquido (Neso, 2014), entonces
de esta manera las partculas entran en un
estado de agitacin debido a que se produce
el aumento de la temperatura y de la misma
manera se da un aumento de la presin por
lo que dentro del lquido se producen
choques de las partculas contra las paredes
de los contenedores (Universidad Tcnica
Nacional, (UTN), 2014).
C. Caudal
Al realizar el experimento, debemos
considerar que el flujo de agua que sale a
travs de la llave, depender de distintos
factores, uno de los principales es la fuerza
con la el agua se encuentre en la tubera, esto
fue fundamental en que los tiempo de
llenado variaran, ya que como pudimos
observar, no se mantienen constantes, sino
que para esta ocasin, los tiempos variaron
conforme se realizaba la experimentacin
Otro factor que puede influir es la
precipitacin de distintos solutos dentro de
las tuberas, lo que provocara un
taponamiento en estas debido a la presencia
de iones en el agua. Segn (William C, et al,
2006) las tuberas de agua se fabrican a base
de cobre, las que presuntamente estn
instaladas en la universidad, este material al
tener contacto con el agua tambin podra
producir xidos dentro de la tubera lo que la
podra taponar haciendo que el fluido sea
menos.
CONCLUSIN
Al realizar los clculos estadsticos
se pudo llegar a la conclusin de los
datos que estamos tomando pueden
tener un pequeo error de medida
que est comprendido en el caso de
la temperatura tomada por el lquido
con una desviacin estndar de un
alto grado de que este sea errneo.
El promedio de presin a nivel del
mar mantiene una columna de Hg a
una altura de 760mmHg y equivale
a 1 atmosfera.
La presin en la ciudad de Quito es
de 546.44 mmHg esto se debe a que
a mayor altitud el grosor de la capa
atmosfrica es ms delgada por lo
que la carga de peso de la masa de
aire es menor.
El anlisis de los datos estadsticos
no permite determinar que para esta
ocasin conforme avanza el nmero
de experimentaciones, el tiempo de
llenado ira aumentando, por lo que
el caudal del fluido ser menor
conforme pase el tiempo
BIBLIOGRAFA
Neso, C. (01 de Diciembre de 2014).
Termodinmica y Cintica. Obtenido de
www.cam.educaciondigital.net
Torres, A. (Diciembre de 2014). Profesor en
lnea. Obtenido de
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Curva_
calentamiento_agua.htm
Universidad Tcnica Nacional, (UTN). (01
de Diciembre de 2014). Departamento de
Qumica. Obtenido de www.frro.utn.edu.ar
Canales, Margarita, Fisicoqumica, Vol. 1,
Universidad Autnoma de Mxico, 1999.
William Whitman, William Johnson;
[2006]; Tecnologa de la refrigeracin y aire
acondicionado Fundamentos; Editoriales
Thomson Paraninfo; Volumen 1; Primera
edicin; Madrid-Espaa.
-
http://www.convertworld.com/es/caudal-
volumetrico/
http://www.diclib.com/caudal/show/es/es_
wiki_10/6891
ANEXOS
DATOS DE LA PRCTICA
CLCULOS
A. Presin atmosfrica
VALOR DE LA MEDIA
=563.5 + 562.0 + 561.0 + 562.5 + 564.0
5
= 2813
5= 562.6
DESVIACIN ESTNDAR
Numero de
muestra ( )
1 0.81
2 0.36
3 2.56
4 0.01
5 1.96
= 0.81 + 0.36 + 2.56 + 0.01 + 1.96
5 1
= 1.1937
DESVIACION ESTANDAR DE LA
MEDIA (Sm)
=1.1937
5
= 0.5338
B. Curvas de calentamiento
DATOS DE TEMPERATURA
Temperatura
(C)
Tiempo
(min)
19 0
25 2
30 4
35 6
39 8
43 10
47 12
51 14
54 16
57 18
60 20
N.- de mediciones Presin aparente
1 563.5 mmHg
2 562.0 mmHg
3 561.0 mmHg
4 562.5 mmHg
5 564.0 mmHg
-
VALOR DE LA MEDIA
= 11
=
19 + 25 + 30 + 35 + 39 +43 + 47 + 51 + 54 + 57 + 60
11
= 41.8181
DESVIACION ESTANDAR
Numero de
muestra ( )
1 520,6694215
2 282,8512397
3 139,6694215
4 46,48760331
5 7,94214876
6 1,396694215
7 26,85123967
8 84,30578512
9 148,3966942
10 230,4876033
11 330,5785124
=
520.6 + 282.8 + 139.6 + 46.4 + 7.9 + 1.3+26.85 + 84.30 + 148.3 + 230.48 + 330.57
11 1
= 12.82
DESVIACION ESTANDAR DE LA
MEDIA (Sm)
=12.82
11
= 3.86
MTODO DE LOS MNIMOS
CUADRADOS
=(11 5490) 110 460
(11 1540) (110)2
= 2.022
=460 (12.3595) 110
11
= 21.59
= . + .
Temperatura a 4.25min
= 2.022(4.25) + 21.59 = 30.18
Temperatura a 6.25min
= 2.022(6.25) + 21.59 = 34.22
Temperatura a 8.5min
= 2.022(8.5) + 21.59 = 38.77
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
TEMPER
ATU
RA
TIEMPO
x y xy x^2
0 19 0 0
2 25 50 4
4 30 120 16
6 35 210 36
8 39 312 64
10 43 430 100
12 47 564 144
14 51 714 196
16 54 864 256
18 57 1026 324
20 60 1200 400
110 460 5490 1540
-
C. Caudal
DATOS DE CAUDAL
Volumen
Recolectado
(mL)
Tiempo
(s)
Caudal
(mL/s)
250 8,99 27,81
250 10,40 24,03
250 11,08 22,56
250 11,81 21,16
250 12,38 20,19
250 13,28 20,35
250 13,56 18,43
250 13,52 18,49
250 14,16 17,65
250 14,54 17,19
VALOR DE LA MEDIA
= 10
=
27,81 + 24,03 + 22,56 + 21,16 + 20,19+20,35 + 18,43 + 18,49 + 17,65 + 17,19
10
= 20,786
DESVIACION ESTANDAR
Numero de
muestra ( )
1 49,33
2 10,42
3 3,14
4 0,14
5 0,35
6 0,19
7 5,55
8 5,27
9 9,83
10 12,93
=
49,33 + 10,42 + 3,14 + 0,14 + 0,35+0,19 + 5,55 + 5,27 + 9,83 + 12,93
10 1
= 3,287
DESVIACION ESTANDAR DE LA
MEDIA (Sm)
=3,287
10
= 1,039
METODO DE LOS MNIMOS
CUADRADOS
=(10 2519,75) 114,73 207,86
(10 1559,43) (114,73)2
= 10,23
=207,86 (10,23) 114,73
10
= 96,58 = , ,
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20
Caudal-Tiempo
x y xy x^2
8,99 27,81 8,99 27,81
10,40 24,03 10,40 24,03
11,08 22,56 11,08 22,56
11,81 21,16 11,81 21,16
12,38 20,19 12,38 20,19
13,28 20,35 13,28 20,35
13,56 18,43 13,56 18,43
13,52 18,49 13,52 18,49
14,16 17,65 14,16 17,65
14,54 17,19 14,54 17,19
114,73
207,86 2519,75 1559,43