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