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==Ley de Boyle: Presión vs Volumen==


===Objetivo===

Determinar experimentalmente la relación existente entre la presión y el volumen de aire a temperatura constante.


===Materiales===

- Sensor de Presión

- Jeringa

- Computador PC con interfaz ''Pasco''

- Programa ''DATA STUDIO''


===Teoría===

Para describir el comportamiento de un gas necesitamos cuatro cantidades medibles; la presión, el volumen, el número de moléculas o su equivalente en moles y la temperatura. Juntas esas cantidades determinan el ''estado'' de una muestra de gas. Roberto Boyle (1627-1691) estudió los cambios en el volumen de un gas así como la presión variaba. Realizando el experimento bajo condiciones controladas, él mantuvo la masa y la temperatura del gas constantes. Luego bajo tales circunstancias la relación entre la presión <m>P</m> y el volumen <m>V</m>, conocida como la '''''Ley de Boyle''''' se expresó de la siguiente manera:


:<center><m>P \cdot V=n R T</m></center>


Con <m>R = 0.082(lt \cdot atm/mol^{\circ}K) = 8.32 joules/(mol^{\circ}K)</m>

En otras palabras la presión de un número constante de moléculas dada de un gas ideal es inversamente proporcional al volumen si la temperatura permanece constante.

===Montaje Experimental===

* Arme el sistema de la figura 1, conectando el sensor de presión a la jeringa

* Conecte el sensor de presión al canal análogo A .


[[File:Boy1.png|center|thumb|500px| Figura 1: Montaje Experimental]]


===Procedimiento===

: 1) Ponga en ejecución el programa ''Data Studio''. Aparecerá en la pantalla la ventana para comenzar el experimento .

: 2) Arrastre el icono que representa el sensor análogo al canal A .Escoja en la lista de sensores , '''Pressure Sensor Absolute (Sensor de Presion Absoluta)''', que corresponde al sensor de presión.

: 3) Presione '''Options (opciones)''' y active la opción relacionada al teclado Keyboard, para ingresar datos por el teclado. Ingrese ''volumen'' en el casillero de '''Name''' y ''cc'' en '''Units'''. Presione '''OK'''.

: 4) Presione el botón [[File:Boy2.png|alt=Negrita|link=]] '''Calculate (calculadora)''' para ingresar la fórmula para calcular el inverso del volumen. Para ello define la variable <m>y=1/x</m>, donde la variable <m>x</m> la tiene que definir como '''volume'''(volumen). Presione '''aceptar'''

: 5) Ubique el pistón en la posición <m>18 cc</m> de la graduación de la jeringa. Antes de iniciar la recolección de datos, desplace el pistón lentamente hasta la posición <m>16 cc</m>.

: 6) Para iniciar la recolección de datos presione '''START''' (Inicio) y luego '''Keep''' (Mantener) en ese instante se abrirá una ventana e ingrese el primer dato de volumen, <m>16 ml</m>., y así comience a ingresar de a <m>1 ml</m> sucesivamente hasta llegar a tener unos 10 pares de datos medidos.. Al finalizar presione el botón rojo [[File:Boy3.png|alt=Negrita|link=]].


<center>
{| class="wikitable" border="1"
| <big>'''<u>NOTA</u>''': Debe desplazar <u>cuasiestáticamente</u> (muy lentamente) el pistón de la jeringa y espere unos 5 segundos antes de desplazar a la otra unidad de volumen, ya que podría afectar las condiciones de estabilidad del sistema .</big>
|}
</center>




<center>
{| class="wikitable" border="1"
| <big>'''<u>PRECAUCIÓN</u>''': A Lo más probable que al bajar de los <m>10 cc</m> le cueste desplazar el pistón por el aumento de presión. Asegúrese de desplazar el pistón de la jeringa como <u>máximo</u> hasta <m>5 cc</m>, so pena de destruir el sensor de presión.</big>
|}
</center>

===Análisis===


: 1) Obtenga el gráfico <m>Presion</m> versus <m>volumen</m>. ¿Qué representa físicamente la curva de éste?. Explique

: 2) Obtenga el área bajo la curva del gráfico <m>Presion</m> versus <m>Volumen</m>. Interprete físicamente el resultado. Explique.(Para obtener el área bajo la curva presione [[File:Boton2.png|alt=Negrita|link=]] , y seleccione '''Area''')

: 3) Obtenga el gráfico <m>Presion</m> versus <m>1/V</m> (involumen). Obtenga el valor de la pendiente de la curva graficada. Interprete físicamente este resultado.

: 4) Obtenga el número de moles del aire encerrado en el cilindro, a partir del área del gráfico <m>Presion</m> versus <m>Volumen</m>, calculada en el punto (2).(Recuerde que el trabajo realizado por el pistón está dado por : <m>\int_{V_i}^{V_f} P \cdot dV</m>

: 5) Calcule el número de moles a partir de la pendiente del gráfico <m>Presion</m> versus <m>1/V</m>.

: 6) Compare ambos resultados.

: 7) Obtener la masa del gas encerrado, en gramos, a partir de los resultados anteriores obtenidos.

: 8) El proceso realizado ¿es un trabajo positivo o negativo?. Justifique.