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Respuesta:
¿Cómo podemos calcular la masa de aire de un globo?
Globo de prueba, características:
Dimensiones inflado: 26 cm de alto y 22,5 cm de ancho.
Peso globo vacío: 2,04 g
Volumen del ovoide: 6891,87 cm3
1ª Hipótesis: Midiendo la variación de masa entre el globo vacío y el inflado con una váscula.
M(lleno) – M(vacío) = M(aire) ►2,20 g – 2,04 g = 0,16 g
Pero este valor tiene un error y es que el peso a partir del cual la báscula calcula la masa no es el del cuerpo sino que es menor porque sobre el globo actúa el empuje.
Por tanto planteamos otra hipótesis para calcular la masa:
2ª Hipótesis: calcularla a partir del numero de moles que podemos obtener con la ley de los gases perfectos con la que no tenemos el problema del empuje:
- Calculamos la Presión a la que está sometida el aire de dentro del globo:
Primero la presión elástica: Pe = h(en milímetros de H2O, experimento de Torriceli)*D*g = 3087Pa = 0,03 atm
P*V = N*R*T ►(P(elástica) + P(atmosférica))*V = N*R*T ►(1+0,03)*6,89187 = N*0,082*293 ►N = 0,295 moles.
Como el peso atómico del aire son 28,84 umas 0,295 moles pesarán 8,54. De esta manera calculamos la masa de aire de un globo.
Por último ideamos una tercera manera a través de los pesos que habíamos obtenido con la báscula:
3ª Hipótesis: P(lleno) – Empuje = P(aparente) ►(P(vacío)+P(aire)) – Empuje = P(aparente) ►Dividimos todo por g ►M(vacío)+M(aire) – Vol.*D(aire) = M(aparente) ►M(aire) = M(aparente) – M(vacío) + Vol.*D(aire) = 0,16+6,8987+1,2 = 8,25 g
Vemos que obtenemos una masa muy próxima a la obtenida con la ley de los gases perfectos. De manera que para calcular la masa del aire de un globo hemos determinado dos maneras, a través del número de moles y a través del peso aparente.