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Identificación de un gas ideal
mediante el análisis de sus
variables de estado
Identificación del gas ideal que compone el
sistema
Objetivo del experimento
El presente experimento tiene por objetivo identificar el gas que compone el sistema objeto de estudio, a través del análisis de las variables que describen su estado en diferentes momentos.
Descripción del experimento
El experimento consistió en someter un gas ideal desconocido, el cual conforma un sistema cerrado, a una fuente de calor externa y observar los cambios en cada una de sus variables de estudio. Como resultado de someter el sistema a la fuente de calor externa, este incrementó su presión interna, mientras su temperatura también lo hizo. Su masa y volumen permanecieron constantes.
Datos obtenidos
A continuación, se presentan los datos de presión y temperatura arrojados por el simulador. En este experimento, las unidades de presión se dan en Kilopascales (KPa) y la temperatura en unidades absolutas (°K):
Presión (KPa) | Temperatura (°K) --- | --- 123575,55 | 325 132402,3 | 350 141229,2 | 375 150056,1 | 400
Como se mencionó anteriormente, tanto el volumen como la masa permanecen constantes durante todo el experimento.
Análisis del comportamiento de las variables
Al analizar el comportamiento de las variables de estado del sistema durante y al final del experimento, se observó que la presión presentó un incremento en una cantidad constante mientras que la temperatura también lo hizo en la misma magnitud. A continuación, se muestra el gráfico de Presión (KPa) vs Temperatura (°K):
Identificación del gas ideal
Para hallar el gas que compone el sistema nos valemos de la ecuación del gas ideal, la cual relaciona las variables presión, volumen, moles y temperatura del sistema. El simulador nos arroja todos los datos solicitados por la ecuación, excepto por el número de moles.
Debido a que la masa del gas permanece constante durante todo el proceso, ya que para este sistema no se presenta intercambio de materia con el medio, podemos asumir que el número de moles también permanece constante.
Procedemos a hallar el número de moles en cada uno de los estados arrojados por el experimento, utilizando la ecuación de estado de los gases ideales:
PV = nRT
Donde: - P = presión - V = volumen - n = número de moles - R = constante universal de los gases ideales - T = temperatura
De los datos entregados por el experimento, tenemos que: - V = 6 x 10^- m^3 - m = 1,46 Kg
Utilizando la ecuación de estado, se calcula el número de moles para cada estado del sistema:
Presión (KPa) | Temperatura (°K) | Número de moles (n) --- | --- | --- 15.191,3000 | 300 | 0,0365 16.457,2420 | 325 | 0,0365 17.723,1840 | 350 | 0,0365 18.989,1260 | 375 | 0,0365 20.255,0067 | 400 | 0,
Como se puede apreciar, el número de moles permanece constante durante todo el proceso al cual es sometido el sistema. De lo anterior, se concluye que el número de moles (n) del gas que conforma el sistema es 0,0365 mol.
Finalmente, se calcula la masa molar (M) del gas:
M = m / n M = 1,46 Kg / 0,0365 mol M = 39,95 g/mol
De acuerdo con la masa molar obtenida, se concluye que el gas que forma el sistema del experimento es el gas Argón (Ar), el cual es un gas noble que posee una masa atómica de 39,948 u.
Referencias bibliográficas
No se proporcionan referencias bibliográficas en el texto original.
