luns, 29 de abril de 2019
luns, 8 de abril de 2019
Masa efectiva do aire $M_{eff}$
En relación có artigo anterior imos a calcular a masa efectiva do aire. Supoñendo que o aire está composto do 20% de osíxeno e do 80% de nitróxeno e as moléculas de estes gases están constituidas por dous átomos, a masa molecular efectiva do aire pódese calcular da seguinte forma:
A masa a atómica do nitróxeno é de 14,0067 uma, polo tanto unha molécula de nitróxeno $N_{2}$ terá unha masa molecular de 28,0134 uma. A masa atómica do osíxeno é de 15,9944 uma, polo tanto unha molécula de osíxeno $O_{2}$ terá unha masa molecular de 31,988 uma. Tendo en conta os porcentaxes anteriores:
$M_{eff}=\left ( 28.0134uma \right )\left ( \frac{80}{100} \right ) + \left ( 31.9888uma \right )\left (\frac{20}{100}\right ) = 28.8085uma$
Imos calcular a cantidade de moléculas en condicións normais, e cantas hai de cada tipo, en un $1cm^{3}$ de aire:
En condicións normais a temperatura son T=273 K a presión é p=1 atm.
Para calcular o número de moléculas primeiro calculamos o número de moles,
o volume é v=$1cm^{3}$=$1^{-3}dm^{3}$=$10^{-3}litros$. A partir da ecuación de estado para os gases ideais:
$p.v=n.R.T\Rightarrow n=\frac{p.v}{R.T}=\frac{\left ( 1atm \right ).\left ( 10^{-3}L \right )}{\left ( 0.082 \frac{atm.L}{mol.K} \right )\left ( 273K \right )}=4,4671\cdot 10^{-5}moles.$
Para calcular o número de moléculas necesitamos o número de Avogadro:
$\left (4,4671\cdot 10^{-5}moles \right )\cdot\left (\frac {6,023\cdot10^{23}mol\acute {e}culas}{1mol} \right )=2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas$
Destas moléculas as de nitróxeno serán o 80%:
$mol_{N_{2}}=\left (2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas \right )\cdot\left (\frac {80}{100} \right )=2,16\cdot10^{19}mol\acute{e}culas$
As de osíxeno 20%:
$mol_{O_{2}}=\left (2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas \right )\cdot\left (\frac {20}{100} \right )=5,4\cdot10^{18}mol\acute{e}culas$
A masa a atómica do nitróxeno é de 14,0067 uma, polo tanto unha molécula de nitróxeno $N_{2}$ terá unha masa molecular de 28,0134 uma. A masa atómica do osíxeno é de 15,9944 uma, polo tanto unha molécula de osíxeno $O_{2}$ terá unha masa molecular de 31,988 uma. Tendo en conta os porcentaxes anteriores:
$M_{eff}=\left ( 28.0134uma \right )\left ( \frac{80}{100} \right ) + \left ( 31.9888uma \right )\left (\frac{20}{100}\right ) = 28.8085uma$
Imos calcular a cantidade de moléculas en condicións normais, e cantas hai de cada tipo, en un $1cm^{3}$ de aire:
En condicións normais a temperatura son T=273 K a presión é p=1 atm.
Para calcular o número de moléculas primeiro calculamos o número de moles,
o volume é v=$1cm^{3}$=$1^{-3}dm^{3}$=$10^{-3}litros$. A partir da ecuación de estado para os gases ideais:
$p.v=n.R.T\Rightarrow n=\frac{p.v}{R.T}=\frac{\left ( 1atm \right ).\left ( 10^{-3}L \right )}{\left ( 0.082 \frac{atm.L}{mol.K} \right )\left ( 273K \right )}=4,4671\cdot 10^{-5}moles.$
Para calcular o número de moléculas necesitamos o número de Avogadro:
$\left (4,4671\cdot 10^{-5}moles \right )\cdot\left (\frac {6,023\cdot10^{23}mol\acute {e}culas}{1mol} \right )=2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas$
Destas moléculas as de nitróxeno serán o 80%:
$mol_{N_{2}}=\left (2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas \right )\cdot\left (\frac {80}{100} \right )=2,16\cdot10^{19}mol\acute{e}culas$
As de osíxeno 20%:
$mol_{O_{2}}=\left (2,7\cdot10^{19}mol\acute{e}culas \right )\cdot\left (\frac {20}{100} \right )=5,4\cdot10^{18}mol\acute{e}culas$
martes, 2 de abril de 2019
Observacions de abril
Observacións meteorolóxicas realizadas no mes de abril
Martes, 2
Aisha: Ayer por la tarde hubo tormenta. Escuché bastantes truenos y vi dos rayos. Estábamos fuera, y uno de los rayos pareció que impactaba en el Istituto. Me dio muy mal rollo.
Lucía: Ayer cuando fui a Ribadetea, al estar paseando por la finca con unos tenis negros, al regresar al porche de la casa observé que los tenis se habían vuelto de color amarillo por causa del polen. Me costó mucho limpiarlos, con una toallita.
Eva: Onte observei as nubes e vin que nun lado o ceo estaba despexado e no outro lado habia nubes grises que parecian vir moi cargadas de auga , pensei que ia a chover pero non choveu
Antonio: Ayer a la noche hacía más frío de lo normal. Llevaba sudadera y aún así sentía frío, y antes no.
Mércores, 3
Antonio: Hoxe pola mañá non chovía e había un arco da vella, pareceunos moi raro.
Alejandro: Ayer por la tarde las nubes (cúmulos) se movían hacia el oeste.
Finde + Luns, 8
Antonio: El sábado por la tarde cayó granizo
Lucía: El granizo a las 5 de la tarde del sábdo se derretía en cuanto chocaba con el creiatal del coche.
Aisha: El sábado por la mañana también granizó. El granizo se llegó a cumular de forma que la terraza quedó blanca.
Por la tarde fui a Vigo y llovía pero no había viento. Este clima era más agradable que en Ponteareas.
El viernes por la tarde, antes de ir a la Semana de las Ciencias, también granizó un poco.
Alejandro:Durante el fin de semana estuvo lloviendo y eso produjo goteras en nuestra clase, que está justo debajo del tejado.
Martes, 9
Alejandro: Hoy a las 8 de la mañana, las nubes se movían en dirección Suroeste y venían del Noroeste. Eran muchas y parecían cúmulos.
Antonio: Ayer por la tarde llovía de vez en cuando. Notaba bastante frío en ropa de deporte.
Eva : ayer a la noche escuche un trueno, pero no vi el destello de luz que siempre se produce cuando hai un trueno.
Mércores, 10
Alejandro: Hoy a la mañana vi una nube que cubria el cielo se movia hacia el oeste
Eva: hoy mi padre dijo que no iba a llover entonces no traje el paraguas , luego observe las nubes y no eran grises como los otros días cuando se pone a llover , hoy las nubes estan blancas y no llueve.
Xoves, 11
Antonio: El tiempo, para estar en abril, no es el normal. Debería hacer más calor. Lo noto sobre todo cuando voy a entrenar, porque aunque estemos corriendo siento frío.
Alejandro: Por la mañana hacía niebla.
Pascua+mércores, 24
Eva: este fin de semana cambio el tiempo y estuvo dias de lluvia respecto a la semana santa.
Lucía + Aisha: Debido al cambio drástico de tiempo, nuestro humor cambia. Tenemos menos paciencia, más sensación de pereza (astenia).
Xoves, 25
Eva: hoxe cando fumos a caseta meteorolóxica vin para o ceo e pareceu extrano que facendo choiva e sol a o mesmo tempo non se formase un arco da vella.
Venres, 26
Lucía: Ayer sobre las 5 de la tarde en plena tormenta, empezó a granizar y los coches se cubrieron de blanco. Después empezó a llover, y la lluvia arrastró todas las bolitas de granizo. Mientras granizaba caían piedras grandes y reventaban contra mi ventana, rompiéndose en trocitos.
Aisha: Ayer cuando me levanté de la siesta a las 5 de la tarde tenía la persiana algo abierta y se veía el resplandor de los relámpagos desde mi ventana. También se oían truenos bastante intensos.
Finde + Luns, 29
Antonio: La mínima de este fin de semana fué muy alta. Esta noche a la 1 de la madrugada, estaba despierto por que hacía mucho calor. Esta mañana al despertarme me quería morir.
Lucía: El sábdo sobre las 12 de la mañana, cuando empezó a hacer sol en Vigo, me quemé la cara al estar esperando para entrar al concierto de Pablo Alborán. Cuando salí del concierto, a las 12:30 de la noche, no hacía nada de frío.
Aisha: El clima de Ponteareas no tiene nada que ver con el de Vigo, porque en Vigo a las 8:50 de la mañana no hacía tanto frío como en Ponteareas. Luego, por la tarde, antes de entrar para el concierto de Pablo Alborán, empezó a hacer una brisita de aire y ahí hacía fresco.
Eva: Este fin de semana noté que se va acercando cada vez más el verano por que hai dias que hace calor como si fuera un mes de verano.
Alejandro: El sábado a las 6:30p.m noté una brisa templada que venia del sur e iba hacia el norte.
Martes, 2
Aisha: Ayer por la tarde hubo tormenta. Escuché bastantes truenos y vi dos rayos. Estábamos fuera, y uno de los rayos pareció que impactaba en el Istituto. Me dio muy mal rollo.
Lucía: Ayer cuando fui a Ribadetea, al estar paseando por la finca con unos tenis negros, al regresar al porche de la casa observé que los tenis se habían vuelto de color amarillo por causa del polen. Me costó mucho limpiarlos, con una toallita.
Eva: Onte observei as nubes e vin que nun lado o ceo estaba despexado e no outro lado habia nubes grises que parecian vir moi cargadas de auga , pensei que ia a chover pero non choveu
Antonio: Ayer a la noche hacía más frío de lo normal. Llevaba sudadera y aún así sentía frío, y antes no.
Mércores, 3
Antonio: Hoxe pola mañá non chovía e había un arco da vella, pareceunos moi raro.
Alejandro: Ayer por la tarde las nubes (cúmulos) se movían hacia el oeste.
Finde + Luns, 8
Antonio: El sábado por la tarde cayó granizo
Lucía: El granizo a las 5 de la tarde del sábdo se derretía en cuanto chocaba con el creiatal del coche.
Aisha: El sábado por la mañana también granizó. El granizo se llegó a cumular de forma que la terraza quedó blanca.
Por la tarde fui a Vigo y llovía pero no había viento. Este clima era más agradable que en Ponteareas.
El viernes por la tarde, antes de ir a la Semana de las Ciencias, también granizó un poco.
Alejandro:Durante el fin de semana estuvo lloviendo y eso produjo goteras en nuestra clase, que está justo debajo del tejado.
Martes, 9
Alejandro: Hoy a las 8 de la mañana, las nubes se movían en dirección Suroeste y venían del Noroeste. Eran muchas y parecían cúmulos.
Antonio: Ayer por la tarde llovía de vez en cuando. Notaba bastante frío en ropa de deporte.
Eva : ayer a la noche escuche un trueno, pero no vi el destello de luz que siempre se produce cuando hai un trueno.
Mércores, 10
Alejandro: Hoy a la mañana vi una nube que cubria el cielo se movia hacia el oeste
Eva: hoy mi padre dijo que no iba a llover entonces no traje el paraguas , luego observe las nubes y no eran grises como los otros días cuando se pone a llover , hoy las nubes estan blancas y no llueve.
Xoves, 11
Antonio: El tiempo, para estar en abril, no es el normal. Debería hacer más calor. Lo noto sobre todo cuando voy a entrenar, porque aunque estemos corriendo siento frío.
Alejandro: Por la mañana hacía niebla.
Pascua+mércores, 24
Eva: este fin de semana cambio el tiempo y estuvo dias de lluvia respecto a la semana santa.
Lucía + Aisha: Debido al cambio drástico de tiempo, nuestro humor cambia. Tenemos menos paciencia, más sensación de pereza (astenia).
Xoves, 25
Eva: hoxe cando fumos a caseta meteorolóxica vin para o ceo e pareceu extrano que facendo choiva e sol a o mesmo tempo non se formase un arco da vella.
Venres, 26
Lucía: Ayer sobre las 5 de la tarde en plena tormenta, empezó a granizar y los coches se cubrieron de blanco. Después empezó a llover, y la lluvia arrastró todas las bolitas de granizo. Mientras granizaba caían piedras grandes y reventaban contra mi ventana, rompiéndose en trocitos.
Aisha: Ayer cuando me levanté de la siesta a las 5 de la tarde tenía la persiana algo abierta y se veía el resplandor de los relámpagos desde mi ventana. También se oían truenos bastante intensos.
Finde + Luns, 29
Antonio: La mínima de este fin de semana fué muy alta. Esta noche a la 1 de la madrugada, estaba despierto por que hacía mucho calor. Esta mañana al despertarme me quería morir.
Lucía: El sábdo sobre las 12 de la mañana, cuando empezó a hacer sol en Vigo, me quemé la cara al estar esperando para entrar al concierto de Pablo Alborán. Cuando salí del concierto, a las 12:30 de la noche, no hacía nada de frío.
Aisha: El clima de Ponteareas no tiene nada que ver con el de Vigo, porque en Vigo a las 8:50 de la mañana no hacía tanto frío como en Ponteareas. Luego, por la tarde, antes de entrar para el concierto de Pablo Alborán, empezó a hacer una brisita de aire y ahí hacía fresco.
Eva: Este fin de semana noté que se va acercando cada vez más el verano por que hai dias que hace calor como si fuera un mes de verano.
Alejandro: El sábado a las 6:30p.m noté una brisa templada que venia del sur e iba hacia el norte.
venres, 29 de marzo de 2019
Explicación das partes por millón en volume.
Se dentro da cámara temos N gases e dun en concreto, i, temos $n_{i}$ moles, sendo a masa molar $M_{i}$ e ocupando un volume $v_{i}$, entón a densidade dese gas é: $\rho_{i}=\frac{n_{i}.M_{i}}{v_{i}}$
Da lei dos gases ideais $p_{i}.v_{i}=n_{i}RT\Rightarrow p_{i}=\frac{\rho_{i}}{M_{i}}RT$
Se temos N gases ocupando o mesmo volume, que pode ser o caso dentro da cámara de medida do sensor, e a unha mesma temperatura T:
$\frac{p _i}{\sum p_j}=\frac{\frac{\rho _i}{M_i}RT}{\sum \frac{\rho _j}{M_j}RT}=\frac{\frac{\rho _i}{M_i}}{\sum \frac{\rho _j}{M_j}}=\frac{n_i}{\sum n_j}$
Se chamamos á presión total: $p_{total}= \sum p _j$ e á densidade total: $\rho _{total}= \sum \rho _j$
Podemos expresar a presión total, empregando a lei dos gases ideais, da seguinte maneira:
Se definimos a masa molecular efectiva do aire $M_{eff}$ tal que:
$\frac{\rho _{total}}{Meff}= \sum \frac{\rho _{j}}{M_{j}}$ podemos expresar a presión total:
$p_{total} = \rho_{total} \left ( \frac{R}{M_{eff}} \right ) T$
Do anterior dedúcese: $\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}= \frac{^{\frac{\rho_{i}}{M_{i}}}}{\frac{\rho_{total}}{M_{eff}}} \Rightarrow \frac{\rho_{i}}{\rho_{total}} = \left ( \frac{M_{i}}{M_{eff}} \right ).\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}$
Disto último a fración en masa en partes por millón é: $10^{6}.\frac{\rho_{i}}{\rho_{total}}$ a fración molar en partes por millón, que é o que mide o sensor, é:
$10^{6}.\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}$
A relación entre a medida do sensor e da fracción en masa vén dada polo factor
$(\frac{M_{i}}{M_{eff}})$ , ou sexa, a proporción entre a masa molecular de cada gas $(M_{i})$ e a masa molecular efectiva da mestura de gases coa que estamos traballando $(M_{eff})$.
Da lei dos gases ideais $p_{i}.v_{i}=n_{i}RT\Rightarrow p_{i}=\frac{\rho_{i}}{M_{i}}RT$
Se temos N gases ocupando o mesmo volume, que pode ser o caso dentro da cámara de medida do sensor, e a unha mesma temperatura T:
$\frac{p _i}{\sum p_j}=\frac{\frac{\rho _i}{M_i}RT}{\sum \frac{\rho _j}{M_j}RT}=\frac{\frac{\rho _i}{M_i}}{\sum \frac{\rho _j}{M_j}}=\frac{n_i}{\sum n_j}$
Se chamamos á presión total: $p_{total}= \sum p _j$ e á densidade total: $\rho _{total}= \sum \rho _j$
Podemos expresar a presión total, empregando a lei dos gases ideais, da seguinte maneira:
$p_{total}=\sum \frac{n_{i}}{v_{i}}RT=\sum \frac{\rho _{i}}{M_{i}}RT$
Se definimos a masa molecular efectiva do aire $M_{eff}$ tal que:
$\frac{\rho _{total}}{Meff}= \sum \frac{\rho _{j}}{M_{j}}$ podemos expresar a presión total:
$p_{total} = \rho_{total} \left ( \frac{R}{M_{eff}} \right ) T$
Do anterior dedúcese: $\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}= \frac{^{\frac{\rho_{i}}{M_{i}}}}{\frac{\rho_{total}}{M_{eff}}} \Rightarrow \frac{\rho_{i}}{\rho_{total}} = \left ( \frac{M_{i}}{M_{eff}} \right ).\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}$
Disto último a fración en masa en partes por millón é: $10^{6}.\frac{\rho_{i}}{\rho_{total}}$ a fración molar en partes por millón, que é o que mide o sensor, é:
$10^{6}.\frac{n_{i}}{\sum n_{j}}$
A relación entre a medida do sensor e da fracción en masa vén dada polo factor
$(\frac{M_{i}}{M_{eff}})$ , ou sexa, a proporción entre a masa molecular de cada gas $(M_{i})$ e a masa molecular efectiva da mestura de gases coa que estamos traballando $(M_{eff})$.
xoves, 28 de marzo de 2019
Circuito Arduino
O circuíto empregado para a medida do dióxido de carbono ten os seguintes elementos:
- Pantalla LCD 20x4 I2C
- Sensor K30 NDIR
- Arduino UNO
- Fonte YWRobot
- Placa breadboard
As conexións indícanse na seguinte imaxe:
 |
| Francisco. Conexións. CC-BY-SA |
Códido Arduino.
Mostramos a continuación o código necesario para o funcionamento do circuíto:
#include <K30_I2C.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
K30_I2C k30_i2c = K30_I2C(0x68);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4);
int co2 = 0;
int rc = 1;
String ppmString = " ppm";
String linea1;
String linea2;
int TiempoLazo = 3000;
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
}
void loop() {
rc = k30_i2c.readCO2(co2);
if (rc == 0) {
linea1 = "Nivel de CO2:";
linea2 = String(co2) + ppmString;
} else {
linea1 = String("Fallo en la lectura sensor\n");
linea2 = String("Retorno codigo: " + String(rc));
}
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(linea1);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(linea2);
delay(TiempoLazo);
lcd.clear();
}
#include <K30_I2C.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
K30_I2C k30_i2c = K30_I2C(0x68);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4);
int co2 = 0;
int rc = 1;
String ppmString = " ppm";
String linea1;
String linea2;
int TiempoLazo = 3000;
void setup() {
lcd.init();
lcd.backlight();
}
void loop() {
rc = k30_i2c.readCO2(co2);
if (rc == 0) {
linea1 = "Nivel de CO2:";
linea2 = String(co2) + ppmString;
} else {
linea1 = String("Fallo en la lectura sensor\n");
linea2 = String("Retorno codigo: " + String(rc));
}
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(linea1);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(linea2);
delay(TiempoLazo);
lcd.clear();
}
 |
| Abraham. Código. CC-BY-SA |
domingo, 24 de marzo de 2019
Experimentos 1º ESO: O galo do tempo
Os alumnos de 1º ESO investigamos o funcionamento do Galo do tempo que deixamos na estación meteorolóxica.
O galo do tempo é un HIGRÓMETRO, é dicir un instrumento meteorolóxico que mide a humidade do aire, inda que caseiro.
Que é a humidade do aire? Pois é a cantidade de vapor de auga que contén o aire. Unha humidade do 100% quere dicir que ese aire contén a cantidade máxima de vapor de auga que pode conter. Cando hai máis dun 50% de humidade dicimos que a o aire é húmido, e cando hai menos do 50% que o aire é seco.
En Galicia xeralmente o aire é húmido, polo noso clima oceánico.
COMO FUNCIONA O GALO DO TEMPO? Certas substancias químicas cambian de cor coa humidade. Ese é o caso do cloruro de cobalto (II). Preséntase en forma de cristais dunha cor azul intenso cando está seco, e rosa intenso cando está hidratado.
Neste vídeo explícase o funcionamento do galo:
No laboratorio utilizamos o cloruro de cobalto para crear unha tinta invisible, que é de cor rosa e apenas se ve ao pintar ou escribir nun papel de filtro, pero ao secala, cun secador de pelo por exemplo, ponse azul e aperece o debuxo ou a mensaxe come se fora maxia. Estos son algúns dos nosos debuxos:
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