Laboratorio de descomposición de la luz

Objetivo general

Entender la manera en que funciona la descomposición de la luz mediante manifestaciones de luces y sombras, observando finalmente la luz descompuesta en forma de un arcoiris ( espectro descompuesto)

Objetivos específicos

Analizar el comportamiento cuando la luz se descompone y observar el espectro descompuesto finalizando el ejercicio de la manera adecuada.

Marco teórico

¿ Que es la luz?

es una radiación electromagnética que se propaga en forma de ondas, partículas o de las dos formas. Tienen un comportamiento corpuscular, su velocidad en el vació no es superada hasta la actualidad por ningún otro elemento de la naturaleza y se establece en 3000 km/ s y se simboliza con la letra C. contiene baterías de carga llamadas fotones que por comprobación científica poseen masa.


oscuridad: ausencia de luz

la luz es la radiación visible del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos.

características:

se propaga en linea recta  y al tocar una superficie opaca se esparcen sus fotones, esto es llamado reflexión






si la superficie es traslucida o transparente el fenómeno es llamado refracción, pero esto implica que la dirección del rayo cambie.






la descomposición o también llamada dispersión de luz tiene su origen en la disminución de la velocidad de propagación de la luz cuando atraviesa el medio. Esto debido a que se absorbe y se remite la luz cuya frecuencia es cercana a la frecuencia de oscilación natural de los electrones que están presentes en el, esta luz se propaga un poco mas despacio en comparación a la luz de frecuencias distintas.

procedimiento

para el laboratorio necesitamos los siguientes materiales:

•  un frasco transparente 
• agua
• linterna
• cartulina blanca 
• lugar oscuro



nos ubicamos en un lugar donde no haya luz, para apreciar perfectamente el fenómeno de arco iris, pegamos la cartulina en una pared, llenamos el frasco con agua (simulación de prisma) y apuntamos con la linterna para apreciar el efecto. al principio cuesta un poco encontrar el resultado pero con precisión lo lograras.

resultados

análisis

se presenta una doble refracción se distinguen entonces de manera organizada los colores que compone la luz blanca: la desviación es progresiva, siendo mayor para menores longitudes de ondas. es decir, la luz roja es desviada  de su trayectoria en menor medida que la luz azul.

 la luz blanca se descompone en estos colores principales:

• rojo
• naranja
• amarillo
• verde
• azul
• violeta (este experimenta la mayor desviación)

bibliografia

wikipedia.org/wiki/dispersion_refractiva 

Redondeo de números 

es una técnica utilizada para facilitar los problemas mentalmente.

1 y 4 = si es menor se lleva a la centésima anterior, ejemplo 64 se redondea a 60.

5 y 9= si es mayor o igual a cinco se lleva a la centésima siguiente, ejemplo 65 a redondea a 70.

otra forma de redondear es la siguiente:

1 y 49= en un numero de 3 cifras si las dos ultimas son menores a 49 se llevara a la décima anterior y si son mayores a la centésima siguiente

ejemplo: 

  834: 800/830

  

  359: 360/ 400

redondeo de decimales

por centésimo:

                            ↙

0-4 como: 0,832    se elimina y queda: 0,32
                       ↙
5-9 como: 0,836  aumenta una unidad y queda: 0,84

décimo:
                       ↙
0-4 como: 0,92  se elimina y queda: 0,92
                      ↙
5-9 como: 0,18  sube una unidad y queda: 0,2

laboratorio en clase 

marco teórico

Caída libre

Movimiento donde la influencia del resultado esta en la aceleración, los cuerpos los cuales experimentan una caída libre aumentan su velocidad hacia abajo la cual es  9.8 m/s2 esta es la respectiva aceleración en la tierra, también se toma en cuenta el tiempo y distancia pero no la resistencia del aire que se presente.

El factor fundamental de este movimiento es la aceleración así que recibe el nombre de "aceleración de la gravedad" y se representa con una g ,en cuanto a la distancia se representa con una H.

Para solucionar ecuaciones para caída libre utilizamos las siguientes formulas:

ejemplo:

desde la parte mas alta de un edificio se deja caer un cuerpo, la cual demora 10s en impactar la superficie ¿cual es la altura del edificio y la velocidad que lleva el cuerpo al caer?

vf= vi + g . t

vf= o + 9,8 m/s2 . 10s (cancelamos segundos con segundos)

vf= 98,2 m/s 

h= vi . t + 1/2 g . t2

h=  0 . 10s + 4,9 m/s2 (un medio de la gravedad) . 100s

h= 4,9 m/ s2 . 100 s2 

h= 490 m

observaciones 

Para experimentar el profesor propuso un método de que un huevo al ser lanzado desde un 4 piso y al impactar no se rompiera, nuestro grupo busco una técnica para amortiguar así que realizamos un paracaídas con una base en palos de paleta en forma de caja donde introducimos el huevo que estaba cubierto de algodón o "guata", aunque en caída libre no se toma en cuenta la resistencia del aire en nuestro experimento determino a que velocidad caía el huevo esto permitió que el impacto fuera menor.

proceso caída libre:
Resultados:

t: 3s                                                    vf: vi + g . t

h: vi . t + 1/2 g . t2                             vf: 0 + 9,8 m/s2 . 3s 

h: 0 . 3 + 4,9 m/s2 . 9 s2                    vf : 29. 4 m/s

h: 44,1 m                                               

bitácora de vídeos e imágenes

Molaridad

Fórmulas

M= n soluto/L solución 
n= peso suministrado/ masa molar

Ejercicio

1. Calcular la M de 5 g Fe2O3, los cuales se llevan a un volumen de 500 ml

Fe2= 112 g/mol
O3 =    48 g/mol
          160 g/mol

n= PS/MMMM
   = 5 g/160 g/mol
   = 0,03

M= 0,03 mol/0,5 L
    = 0,06

Soluciones

Una solución es la suma del solvente y el soluto, y su resultado se expresa en porcentaje. Se sabe que es solvente porque es el compuesto que se encuentra en menor cantidad y el soluto está en mayor cantidad

Una solución puede darse en 3 situaciones

Líquido-liquido
Líquido-solido
Líquido-gas

Fórmula

% v/v ó m/m= (volumen soluto/volumen solución)*100

Ejercicio

1. Soluto= 1,2 L= 1200 ml
    Solvente= 40 ml

% v/v= 40 ml/1240 ml= 0,03*100= 3%

2. Soluto= 800 g
    Solvente= 40 g

% m/m= 40 g/840 g= 0,04*100= 4%

Ley de los gases ideales

Formula general

- La presión debe ser dada en atm
- El volumen debe ser dado en L
- La temperatura debe ser dada en °K



P= presión
V= volumen
n= moles
R= constante= 0,082
T= temperatura

Es despeje de cada una de las constantes quedaría de la siguiente manera:

*P= n*R*T/V
*V= n*R*T/P
*n= P*V/T*R
*T= P*V/n*R

Ejercicio

1. P= 3 atm
    V=?
    n= 4
    T= 17 °K

V= n*R*T/P
   = 4*0,082 (atm*L/°K*mol)*17 °K/3 atm
   = 5.5 L/3
   = 1.8 L

Ley combinada de los gases

La ley combinada de los gases se llama así porque se unen las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac en una única ecuación  Esta ley establece una relación entre temperatura, presión y volumen de un mismo gas

Fórmula general

- El volumen debe ser dado en L
- La presión debe ser dada en atm
- La temperatura debe ser dada en °K


V1= volumen inicial
V2= volumen final
P1= presión inicial
P2= presión final
T1= temperatura inicial
T2= temperatura final

El despeje de cada una de las constantes quedaría de la siguiente manera:

*V1= V2*P2*T1/P1*T2
*V2= V1*P1*T2/P2*T1
*P1= V2*P2*T1/V1*T2
*P2= V1*P1*T2/V2*T1
*T1= V1*P1*T2/V2*P2
*T2= V2*P2*T1/V1*P1

Ejercicio

1. V1=?
    V2= 8 L
    P1= 12 atm
    P2= 9 atm
    T1= 65 °K
    T2= 24 °K

V1= V2*P2*T1/P1*T2
     = 8 L*9 atm*65 °K/12 atm*24 °K
     = 4680 L/288
     = 16,25 L

Ley de Charles

-Relación entre volumen y temperatura de un gas cuando la presión es constante-

Fue estudiada por Jack Charles y publicada en 1787

-Directamente proporcional: +volumen +temperatura. Y viceversa-

Cuando se aumenta la temperatura de un gas, las moléculas se mueven con mas rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Es decir, el número de choques será mayor y aumentará la presión l interior del recipiente.

Fórmula general

V1= volumen inicial
V2= volumen final
T1= temperatura inicial
T2= temperatura final



- El volumen debe ser dado en L
- La temperatura debe ser dada en °K

El despeje de cada una de las constantes quedaría de la siguiente manera:

*V1= V2*T1/T2
*V2= V1*T2/T1
*T1= V1*T2/V2
*T2= V2*T1/V1

Ejercicio

1. V1=?
    V2= 8 L
    T1= 400 °K
    T2= 620 °K

V1= V2*T1/T2
     = 8 L*400 °K/620 °K
     = 3200 L/620
     = 5,1 L

2. V1= 10 L
    V2= 5 L
    T1=?
    T2= 54O °K

T1= V1*T2/V2
     = 10 L*540 °K/5 L
     = 5400 °K/5
     = 1080 °K

Ley de Boyle

-Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante-

Fue descubierta por Roberto Boyle en 1662. Edme Mariotte también llego a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676.

-Inversamente proporcional: +presión -volumen, y -presión +volumen-

Al aumentar el volumen, las partículas del gas tardan mas en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que esta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen, la distancia que recorren las partículas es menor y por tanto se producen mas choques y mas frecuentes.

Formula general

* La presión debe ser dada en atm

* El volumen debe ser dado en L






El despeje de cada una de las constantes quedaría de la siguiente manera

*P1= P2*V2/V1
*P2= P1*V1/V2
*V1= P2*V2/P1
*V2= P1*V1/P2

Para realizar el despeje es necesario parar la constante que esta multiplicando, a dividir

Ejercicio

1. P1=?
    P2= 2 atm
    V1= 500 ml= 0,5 L
    V2= 300 ml= 0,3 L

P1= P2*V2/V1
     = 2 atm*0,3 L/0,5 L
     = 0,6 atm/0,5
     = 1,2 atm

2. P1= 7 atm
    P2= 9 atm
    V1=?
    V2= 15 L

V1= P2*V2/P1
     = 9 atm*15L/7 atm
     = 135 atm/7
     = 19,2 atm

Unidades y conversiones

Las constantes y unidades vistas en las leyes de los gases, que dependiendo el caso dado requieren conversión son:

P= presión= atm o mmHg
T= temperatura= °C o °K
V= volumen= L o ml

P= 1 atm=760 mmHg
T= O °C=273 °K
V= 1 L=1000 ml

Por lo general,y según lo que dicen las leyes, para cada constante se debe tomar una unidad en específico

P= atm
T= °K
V= L

Si el ejercicio pide pasar de una unidad a otra, o bien nos da una unidad alterna pidiendo que se de la establecida por las leyes deberá hacerse una conversión

Presión

*mmHg - atm= mmHg/760
3000 mmHg - atm= 3000/760= 3,9 atm

*atm - mmHg= atm*760
1,5 atm - mmHg= 1,5*760= 1140 mmHg

Temperatura

*°C - °K= °C+273
13 °C - °K = 13+273= 286 °K

*°K - °C= °K-273
100 °K - °C= 100-273= -173 °C

Ley de Gay Lussac

- Relación entre presión y temperatura de un gas cuando el volumen es constante-

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.

-Directamente proporcional: +volumen +presión. Y viceversa-

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven mas rápidamente y por tanto aumenta la presión, lo cual provoca que aumente el número de choques contra las paredes del recipiente las cuales son fijas y su volumen no se puede cambiar.

Formula general

P1= presión inicial
P2= presión final
T1= temperatura inicial
T2= temperatura final



-La presión debe ser dada en atm (atmósferas). En caso de que en el ejercicio la presión esté dada en mmHg (milímetros de mercurio), deberá ser pasada a atm dividiendo los milímetros de mercurio dados en 760.

-La temperatura deben ser dada en °K. En caso de que en el ejercicio la temperatura esté dada en °C, deberá ser pasada a °K. Esto se hace sumando a los °C, 273

El despeje de cada una de las constantes quedaría de la siguiente manera:

*P1= P2*T1/T2
*P2= P1*T2/T1
*T1= T2*P1/P2
*T2= P2*T1/P1

Para saber como hacer el despeje, solo se debe pasar la constante que está dividiendo a multiplicar, o la que está multiplicando a dividir.

Ejercicio

1. P1=?
    P2= 2 atm
    T1= 200 °K
    T2= 273 °K

P1= P2*T1/T2
     =2 atm*200 °K/273 °K
     = 400 atm/273
     = 1,4 atm

Nos piden despejar P1, y ya que la presión debe ser dada en atm, se cancelan las unidades iguales, en este caso, los °K.

2. P1= 400 atm
    P2= 520 atm
    T1=?
    T2= 80 °K

T1= T2*P1/P2
     = 80 °K*400 atm/520 atm
     = 3200 °K/520
     = 6,1 °K

Entropía

La entropía es el desorden, movimientos acelerados o caos que encontramos en el universo. Los componentes solidos tienen una entropía de 0, debido a que, por sus moléculas mas "estáticas" y "ordenadas", tienen un movimiento muy pequeño o nulo. Entre mas desorden se puede encontrar mas entropía, es por esto que los componentes gaseosos registran una entropía alta.

La relación entre entropía y energía cinética es el movimiento que tienen las partículas y el desorden que causan. Por esto decimos que a mayor energía cinética, mayor entropía.

Fórmulas básicas

Las formulas básicas de química, para una comprensión mas fácil, se expresan mediante un triángulo:

M= masa= g
D= densidad= g/ml
V= volumen= ml


Despejando, para encontrar cada una de las constantes, quedaría de la siguiente manera:
M=D*V
D=M/V
V=M/D

Ejemplo

1. Hallar masa teniendo una densidad de 500 g/ml y un volumen de 10 ml

    M=D*V
    M=500 g/ml*10 ml
    M=5000 g

Teniendo en cuenta que M se expresa en g, se cancelan las unidades iguales en la operación. Dicho esto, es mas fácil comprender por qué al principio el ejercicio nos muestra unidades de g y ml, y al final solo se obtienen g.

2. Hallar el volumen de un componente con una masa de 5 g y una densidad de 3.5 g/ml

    V=M/D
    V=5 g/3.5 g/ml
    V=1.4 ml

3. Hallar la densidad de un componente con una masa 5.2 g y 40 ml
    D=M/V

    D=5,2 g/40 ml
    D=0,13 g/ml

En este ejercicio las cosas cambian. Al hallar D, toca expresar el resultado en g/ml, y como no hay unidades iguales para cancelar, simplemente se unen.