OBJETIVO: El alumno demostrara con los datos obtenidos en el laboratorio, las leyes de Boyle Charles Gay Lussac y la ley Combinada del estado gaseoso.

CONSIDERACIONES TEORICAS: Presin: Es la medida del efecto de la distribucin de fuerzas normales (perpendiculares) aplicada sobre una superficie o rea. Su unidad de media en el S.I. es el Pascal.Presin atmosfrica:esta es la fuerza que el aire ejerce sobre la atmsfera, en cualquiera de sus puntos. Esta fuerza no slo existe en el planeta Tierra, sino que en otros planetas y satlites tambin se presenta. El valor promedio de dicha presin terrestre es de 1013.15 Hectopascales o milibares sobre el nivel del mar y se mide con un instrumento denominadobarmetro.

Presin manomtrica:esta presin es la que ejerce un medio distinto al de la presin atmosfrica. Representa la diferencia entre la presin real o absoluta y la presin atmosfrica. La presin manomtrica slo se aplica cuando la presin es superior a la atmosfrica. Cuando esta cantidad es negativa se la conoce bajo el nombre depresin negativa.La presin manomtrica se mide con unmanmetro.

Presin absoluta:esta equivale a la sumatoria de la presin manomtrica y la atmosfrica. La presin absoluta es, por lo tanto superior a la atmosfrica, en caso de que sea menor, se habla dedepresin. sta se mide en relacin al vaco total o al 0 absoluto.Presin relativa:esta se mide en relacin a la presin atmosfrica, su valor cero corresponde al valor de la presin absoluta. Esta mide entonces la diferencia existente entre la presin absoluta y la atmosfrica en un determinado lugar.

Volumen: Es la medida del espacio que ocupa un cuerpo. La temperatura influye en el volumen de Solidos, lquidos y gases. Su unidad de media en el S.I. es el sin embargo es usado ms a menudo el Litro (L).Temperatura: Es la capacidad fsica para medir la cantidad de energa calorfica contenida en la materia. Puede ser medida con un termmetro. Su unidad de media en el S.I. es la escala Kelvin.

Calor: Es la energa que se transmite atreves de los bordes de un sistema como consecuencia de una diferencia de temperatura entre el sistema y el entorno. Su unidad de media en el S.I. es el Joule que es la misma unidad de medida para la energa y el trabajo.Estado Gaseoso: Ungases un fluido que tiende a expandirse hasta ocupar completamente el volumen del recipiente que lo contiene. Su principal composicin, son molculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atraccin.

Las propiedades generales de los gases son las siguientes:

Pequeadensidad debido a que en virtud de la ausencia de cohesin entre sus molculas estas se hallan muy alejadas unas de otras existiendo por ello muy poca masa en la unidad de volumen. Son perfectamente homogneos e istropos, es decir, tienen las mismas propiedades en todos sus puntos como consecuencia de lalibertadde sus molculas en todas las direcciones. Tienden a ocupar el mximo volumen (expansibilidad) adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Son muy compresibles debido a la ausencia de fuerzas de repulsin entre sus molculas. Se mezclan completamente y de manera uniforme cuando estn en el mismo recipiente. Pequeaviscosidadaunque no nula ya que lasaccionesmutuas entre molculas no son totalmente despreciables.

Gases Ideales: En los gases ideales, el volumen ocupado por las propias molculas es insignificante en comparacin con el volumen total, y esto es vlido para todas las presiones y temperaturas; adems, la atraccin intermolecular es nfima bajo cualquier condicin. Un gas ideal es hipottico, ya que cualquier gas debe contener molculas que ocupan un volumen definido y ejercen atracciones entre s. Sin embargo, con frecuencia la influencia de estos factores es insignificante y el gas puede considerarse ideal. Por el estudio de los gases se han llegado a establecer sus leyes o generalizaciones, estas son:

Ley de Boyle: Robert boyle sealo que el volumen de un gas a temperatura constante disminua cuando se aumentaba la presin a que estaba sometido y que de acuerdo con los lmites de su exactitud experimental, el volumen de cualquier cantidad definida de gas a temperatura constante variaba inversamente a la presin ejercida sobre l. Si se expresa matemticamente

Donde V es el volumen y P la presin del gas, mientras que K1 es un factor de proporcionalidad cuyo valor depende de la temperatura, el peso del gas, su naturaleza, y las unidades en que se exprese as Real: los gases reales, ambos factores son apreciables y la magnitud de ellos depende de la naturaleza, temperatura y presin gaseosa.

LEY DE CHARLES O GAY-LUSSAC

Charles en 1787 observ que el hidrgeno, aire, dixido de carbono y oxgeno se expandan en igual proporcin al calentarlos desde 0 a 80C, manteniendo la presin constante. Encontr que todos los gases aumentaban igual volumen por cada grado de elevacin de temperatura, y que el incremento era aproximadamente el volumen del gas a 0C, o con mayor precisin,

Esta nueva escala de temperatura, de Kelvin o absoluta, es de importancia fundamental en toda la ciencia. En funcin de ella la ecuacin (4) nos dice que el volumen de una cantidad definida de gas a presin constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

Si enfriamos un gas a 0K (- 273OC) su volumen se reducira a cero. Sin embargo, nunca acontece ese fenmeno porque, ordinariamente, mucho antes de que se alcance 0K el gas se lica o solidifica.

LEY COMBINADA DE LOS GASES

Las dos leyes discutidas dan separadamente la variacin del volumen de un gas con la presin y temperatura. Si queremos obtener el cambio simultneo, procederemos as:

Primero comprimimos (o expandirnos) el gas a temperatura Constante El volumen resultante ser entonces de acuerdo a la ley de Boyle Si ahora el gas es calentado a presin constante tendr un volumen dado por la ley de Charles, La relacin PV/T para cualquier estado gaseoso es una constante. En consecuencia, podemos descartar los Subndices y escribir para cualquier gas que obedece las leyes de Boyle y CharlesPV = KT La ley combinada nos da la relacin entre la presin, el volumen y la temperatura de cualquier gas tan pronto como sea 'evaluada la constante K.

GASES REALESSon losgasesque existen en la naturaleza, cuyas molculas estn sujetas a las fuerzas de atraccin y repulsin. Solamente a bajas presiones y altas temperaturas las fuerzas de atraccin son despreciables y se comportan como gases ideales. Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegara un momento en el que no ocupara ms volumen. Esto se debe a que entre sus tomos / molculas se establecen unas fuerzas bastante pequeas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostticas, a las que se llamafuerzas de Van der Waals. Ecuacin de Van der Walls para un gas real:

LA CONSTANTE DE LOS GASES Para una presin y una temperatura dadas, un incremento en la cantidad de gas aumenta el volumen y por lo tanto tambin la magnitud de K. En otras palabras, K es directamente proporcional al nmero de moles del gas. Por conveniencia esta constante puede reemplazarse por la expresin K = nR, donde n es el nmero de moles del gas que ocupa un volumen I/ a una presin P y temperatura T, mientras que R es la constante del gas por mol, que es universal para todos los gases. Y la ecuacin anterior obtiene la forma: PV = nRTEsta ecuacin es la ecuacin de los gases ideales, una de las ms importantes relaciones en fsico-qumica ya que establece una relacin directa entre el volumen, temperatura, presin y el nmero de moles de un gas, y permite toda clase de clculos cuando se conoce el valor de R.

Principio de Avogadro

Es el principio de que volmenes iguales de todos los gases, a la mima presin y temperatura, contienen igual nmero de molculas. Este principio se deduce fcilmente de la teora cintica. El nmero de molculas por mol de cualquier gas es una constante fsica importante conocida como nmero de Avogadro, y est representada por el smbolo N. Se determina por diversos mtodos y el mejor valor actual de esa cantidad es 6.0229 X molculas por mol-gramo. Con este dato es posible calcular fcilmente la masa de una molcula en particular de cualquier sustancia por simple divisin del peso molecular gramo entre el nmero de Avogadro.

MATERIALREACTIVOS

1 Vaso de precipitados de 250ml.1 Agitador de vidrio.2 pesas de plomo1 Mechero1 Anillo1 Tela con Asbesto1 Jeringa de plstico graduada de 20ml hermticamente cerrada.1 Termmetro.1 Pinza para vaso de precipitados.Aire (, Ar, C, Ne, He, Kr, , Xe, Rn, , Etc

DATOS

PDF = 585 mmHg = 8g = 1.82cm760 mmHg = 1.013x1 dinas/ cP = f/A = m* g/

DESARROLLO EXPERIMENTAL:Procedimiento:1.- Monte la jeringa como se indica en la figura 1. 2.- Presione ligeramente el embolo, este regresar a un volumen inicial correspondiente a una presin inicial = + 3.- Ponga arriba del mbolo la pesa ms pequea y con precaucin presione ligeramente; el mbolo regresara a su volumen correspondiente a una presin . = + 4.- Quita la pesa pequea y ponga la ms grande, presione ligeramente y anote para una presin . = + 5.- Finalmente, con precaucin ponga las dos pesas y anote para una presin . = +

SEGUNDA PARTE.1.- Monte la jeringa como se indica en la Figura 5, procurando que el nivel del agua este arriba del volumen de aire de la jeringa. Presione ligeramente y tome el volumen correspondiente a una temperatura que ser la temperatura ambiente del agua, para una presin constante.2.- Calentar y agitar constantemente hasta 40C, presione ligeramente y anote el volumen correspondiente a una .3.- Contine calentando, agitando y anotando a los volmenes a temperaturas de 60 C, 80C y temperatura de ebullicin del agua.

TERCERA PARTE1.- Se inicia de igual forma que la segunda parte.2.- Caliente, agitando hasta 40C y ponga la pesa chica, oprima ligeramente y tome el volumen correspondiente a la temperatura y a la presin .3.- Contine calentando hasta 60C y ponga la pesa grande, tome el volumen , a la temperatura y a la presin.

CUESTIONARIO:1.- Llene la tabla de datos y resultados siguiente.PRIMERA PARTEP (dinas/c)V(c)PV(erg)

779.77x9 c7.01x

780.52x8 c6.24x

781.221x7.5 c5.58x

781.97x7 c5.47x

SEGUNDA PARTET CT KV cV/T c

202939 c30.71x

403139.8 c31.30x

6033310.1 c30.33x

8035311 c31.16 x

Ebullicin (95)36811.5 c31.25x

TERCERA PARTET CT KV cP (dinas/c)(erg/K)

202939 c780.52x22.44x

403138.5 c781.221x19.94x

2.- Con los datos obtenidos de la primera y segunda parte construya las grficas de V-P y T-V, indicando el nombre de cada una de ellas.3.- De la primera parte, analizando la grfica, si el gas se expande, su presin tendr que: R= Disminuir4.- De la segunda parte, analizando la grfica, para que un gas se expanda, su temperatura tendr que: R= Aumentar5.- Analizando las tablas de resultados, los valores de PV, V/T y PV/T, Por qu no son constantes? R= Por que los valores varan, ya que en la primera tabla dependen de la presin, en las segunda del volumen y en la tercera la temperatura es inversamente proporcional a la presin y volumen.

CLCULOSTABLA 1: P. atm= = 779.74x1 dinas/cD= 1.82cm r = = 0.91 cm A= = 2.6 cP. mbolo= = 30.18 dina/Peso Pesa1= = 752.72 dina/Peso Pesa2= = 1451.5 dina/Peso Pesa1y2= = 2.20x1 dina/= 779.74x1 dinas/c + 30.18 dinas/c = 779.77x1 dinas/c= 779.77x1 dinas/c + 752.72 dina/ = 780.52x1 dinas/c= 779.77x1 dinas/c + 1451.5 dina/ = 781.22x1 dinas/c= 779.74x1 dinas/c + 2.20x1 dina/ = 781.97x1 dinas/c

(779.77x1 dinas/c(9c) = 7.01x1(780.52x1 dinas/c(8c) = 6.24x1(781.22x1 dinas/c(7.5c) = 5.85x1(781.97x1 dinas/c(7c) = 5.47x1TABLA 2: T K= 20 C + 273 = 293 KT K= 40 C + 273 = 313 KT K= 60 C + 273 = 333 KT K= 80 C + 273 = 353 KT K= 95 C + 273 = 368 K

TABLA 3: T K= 40 C + 273 = 313 KT K= 60 C + 273 = 333 K

BIBLIOGRAFIA: Fundamentos de Fisicoquimica,Samuel H., Carl F. Prutton, Editorial: Limusa, p.p. 15 30 FisicoQuimica, Gilbert W. Castellan, Editorial: Pearson pp. 572 - 583 FisicoQuimica (Vol 2), Ira N. Levine, Editorial: McGrawHill pp. 11 - 18