Universidad catolica de Santa Maria
escuela profesional de ingenieria mecanica, mecanica electrica y mecatronica PRACTICAS DE FISICA II DETERMINACION DE LA CARGA ELECTRICA FUNDAMENTAL
Franco Razuri Abel Alejandro Bernal Pedraza Diego William Llerena Laguna Antony Condori Huanqui Jordan Sallo Guerra Jean Pierre
IV SEMESTRE AQP – 2016
DETERMINACION DE LA CARGA ELECTRICA FUNDAMENTAL OBJETIVOS: * Establecer experimentalmente el valor de la carga eléctrica elemental.
INTRODUCCIÓN: Los átomos están constituidos por un núcleo y una corteza (órbitas) En el núcleo se encuentra muy firmemente unidos los protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Alrededor del núcleo se encuentran las órbitas donde se encuentran girando sobre ellas los electrones. Los electrones tienen carga negativa. Ambas cargas la de los protones (positivos) y la de los electrones (negativos) son iguales, aunque de signo contrario. La carga eléctrica elemental es la del electrón. El electrón es la partícula elemental que lleva la menor carga eléctrica negativa que se puede aislar. Como la carga de un electrón resulta extremadamente pequeña se toma en el S.I. (Sistema Internacional) para la unidad de Carga eléctrica el Culombio que equivale a 6,24 10E18 electrones.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1.
Lijamos las placas de cobre por un lado y luego enjuagamos, sin tocar la zona lijada 2. Se instalo el equipo como se muestra en el esquema de la guía. 3. La solución usada fue Sulfato de Cobre (CuSo4) y además las placas se separaron 5 cm sin dejar que estas se toquen. 4. Se verifico el circuito y se dio la orden de inicio. 5. Cerramos el circuito con la fuente de tensión continua a un voltaje de 2 V y paralelamente se estableció el tiempo del cronometro. 6. Regulamos el reóstato de tal forma que la intensidad de corriente sea aproximadamente 1A y registramos el valor de la corriente. - I: (1 ± 0.01) A. 7. Luego de transcurridos 30 min. Retiramos los electrodos sin tocarla parte sumergida con los dedos, los enjuagamos se secaron. Anotamos los datos en la TABLA nº 1. 8. Secos los electrodos, determinamos la masa de cada uno de ellos. 9. Se separo el cátodo del ánodo. 10. Medimos el área sumergida de cada electrodo.
- Datos registrados ELECTRODOS CATODO ANODO
-
mi (g) 101.6 102.4
mf (g) 103 101.1
Δm (g) 1.4 1.3
Superficie cobre(cm2) 74.2 74.26
A condiciones siguientes
Corriente (I) Tiempo (t)
(1.01±0.01)A (1800.00±0.01)s
ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES: 1. Utilizando la tabla 1 calcular el incremento de masa Δm = mf –mi, de cada electrodo.
ELECTRODOS CATODO ANODO
mi (g) 101.6 102.4
mf (g) 103 101.1
Δm (g) 1.4 1.3
2. Calcular la incertidumbre del incremento de la masa. δ(Δm) : Incertidumbre del incremento de la masa. δmf : Incertidumbre masa final. δmi : Incertidumbre masa inicial. δ(Δm)= δmf + δmi δ(Δm)= 0.1 + 0.1 = 0.2 ELECTRODOS CATODO ANODO
mi (g) (101.6 ± 0.1)g (102.4 ± 0.1)g
mf (g) (103,0 ± 0.1)g (101.1 ± 0.1)g
Δm (g) (1,4 ± 0.2)g (1.3 ± 0.2)g
3. Calcular el valor de la carga eléctrica fundamental, utilizando la ecuación (1).
Δm A. I = Δt N A. v.e Donde:
Δm : Incremento de masa en el electrodo. Δ t : Tiempo.
A: Masa atómica del cobre.
I: Intensidad de corriente. N A : Numero de Avogadro. v : Valencia del cobre. e: Carga elemental.
Despejando e de la ecuación tenemos
Reemplazando datos
e
¿
e 63.54 3600.1 . 23 6,022 . 10 .2 1,4
−19
Por tanto e = 1.460950872 x 10
4. Calcular la incertidumbre del valor de la carga eléctrica fundamental. A partir de:
δe e
¿
δ (Δ t) Δt
+
δ(I ) I
+
Reemplazando: 0,01 0,01 0,1 ¿ 1,475560381 3600 + + 1 1,4 −19 δ eδ e=¿ = 0,1201937617 x 10
x
−19
10
Finalmente el valor de la carga eléctrica fundamental estará expresado de la siguiente forma: −19 e = (1,47 ± 0,12) x 10 C
5. Calcular el espesor del cobre acumulado en el electrodo. Por dato, se tiene que: ρ(cobre)=¿ de8.93 g/cm3 Seguidamente la ecuación despejamos ε :
ρ=¿ Δm Reemplazando datos: A.ε ε =¿ 1,4 (63,54)(8.93)
ε =¿
Δm A. ρ
ε
= 0,002467cm
CUESTIONARIO FINAL 1. ¿Qué ocurre en el cátodo?. Explique.
En el cátodo se produce una reducción, es decir recibía electrones, se depositaban iones de cobre en la solución y luego estos se depositaban como cobre en el cátodo y así este aumentaba de peso.
2. ¿Qué ocurre en el ánodo?. Explique.
Disminuye el peso ya que se producía oxidación del cobre y al momento de hacer esta reacción se liberaban electrones.
3. ¿Cuál es la función de la solución del sulfato de cobre?. Explique.
Comportarse como un medio de conducción eléctrica.
4. Determine la constante de Faraday y haga una comparación con el valor bibliográfico. ¿Qué concluye?. Explique
La constante de Faraday se define como la cantidad de carga eléctrica en un mol de electrones
F=96485,33289c
Na= número de Avogadro
mol
−1
CONCLUSIONES:
Se realizo un proceso de electrolisis para encontrar la carga eléctrica fundamental, aprovechando la transferencia de electrones del ánodo hacia el cátodo a través de una solución, por medio de una serie de cálculos esto los permitió hallar la carga fundamental, contrastando el valor teórico con el práctico. El valor de la carga fundamental obtenido no es igual al del valor bibliográfico de este, ya que, tenemos un error de tipo instrumental (precisión de equipos y herramientas de medición), además de no poder evitar el error humano (en el caso del cronometro la reacción de una persona es mayor a su tolerancia). Se debe tener mucho cuidado al realizar la prueba, ya que al preparar las placas metálicas (de cobre), estas deben estar lo más limpias posibles, se debe evitar el contacto entre ánodo y cátodo durante el experimento, ya que estos pueden generar un alto porcentaje de error. Se utilizo sulfato de cobre debido a que este sirvió como un medio para la transmisión de electrones.
Se comprobó que la primera ley de Faraday, ya que la masa desprendida por el ánodo fue proporcional a la carga eléctrica Q que pasa por el electrólito (esto se comprobó al momento de realizar los cálculos). La pérdida de masa del ánodo fue de 1.3 g, mientras que la ganancia del cátodo fue de 1.4g, estos valores validan la transferencia de electrones entre ánodo y cátodo. El valor de la carga eléctrica fundamental en el laboratorio es de e = (1,47 ± 0,12) x
10−19
C , es cual es muy cercano al valor teórico de e = −19
(1,602± 0,12) x 10
C esto le da validez a la práctica realizada.
BIBLIOGRAFIA -
https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica Willians Barreto (2006). «Carga eléctrica». Consultado el 26 de febrero de 2008.
https://es.scribd.com/doc/306362570/DETERMINACION-DE-LACARGA-ELECTRICA-FUNDAMENTAL http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elecur.html http://html.rincondelvago.com/determinacion-de-la-carga-del-electrony-de-la-relacion-carga-masa.html
