Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad ZacatencoDepartamento de Ingeniería en Comunicaciones y ElectrónicaLaboratorio de Química AplicadaPractica #1“LEYES DE LOS GASES”

Grupo: 2CV6Calificación________Fecha de realización: 23/02/2016

Objetivo:

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

Antecedentes:

Ley de Boyle

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

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.

Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

PV=K

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Ley de Charles:

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

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemáticamente podemos expresarlo así:

Ley de Gay-Lussac

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

Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

Desarrollo:

MATERIAL Y EQUIPO

1 Vaso de Precipitados de 250 mL. 1 Agitador. 2 Pesas de plomo. 1 Mechero. 1 Anillo.

1 Pinza universal. 1 Tela con asbesto. 1 Jeringa de plástico graduada de 10 mL herméticamente cerrada. 1 Termómetro. 1 Pinzas para vaso de precipitados.

DATOSPDF =585mmHg.

m ÉMBOLO =8g. D Int =1.82cm. 760mmHg =1.013 x 106 dinas/ cm2. P= f/A = m*g/A ÉMBOLO.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

PRIMERA PARTE. 1. Mote la jeringa como se indica en la figura 1.

2. Presione ligeramente el émbolo, éste regresará a un volumen inicial

V0 correspondiente a una presión inicial P0.

P0=PDF + P ÉMBOLO A TEMPERATURA AMBIENTE.3. Ponga arriba del émbolo la pesa más pequeña y con precaución

presione ligeramente; el émbolo regresará a su volumen V1,

correspondiente a una presión P1.

P1=P0 + P PESA 1.4. Quite la pesa pequeña y ponga la más grande, presione

ligeramente y anote V2 para una presión P2.

P2=P0 + P PESA 2.5. Por último, con precaución ponga las dos pesas y anote V3 para una

presión P3.

P3=P0 + P PESA 1 y 2.

SEGUNDA PARTE.

1. Monte la jeringa como se indica en la figura 2, procurando que el nivel del agua esté arriba del volumen de aire de la jeringa. Presione ligeramente y tome el volumen V0 correspondiente a una temperatura T0 que será la temperatura ambiente del agua, para una presión P0 constante.

2. Calentar y agitar constantemente hasta 40ºC, presione ligeramente y anote el volumen V1 correspondiente a una T1.

3. Continúe calentando, agitando y anotando los volúmenes a temperaturas de ambiente, 40ºC, 70ºC y temperatura de ebullición del agua.

TERCERA PARTE.

1. Se inicia de igual forma que la segunda parte.

2. Caliente, agitando hasta 40ºC y ponga la pesa chica, oprima ligeramente y tome el volumen V1 correspondiente a la temperatura T1 y a la presión P1.

3. Continúe calentando hasta 60ºC y ponga la pesa grande, tome el volumen V2 a la temperatura T2 y a la presión P2, así mismo para ebullición.

Cálculos

Po=PCDMX +PEMBOLO

PCDMX = 585mmHg

PEMBOLO = F/A

PEMBOLO = m*g/ AEMBOLO

PEMBOLO = m*g/

mEMBOLO = 8g

g = 980cm/s2

r = 0.91cm

PEMBOLO =

PEMBOLO =3013

PEMBOLO =3013

PCDMX = 585mmHg

PCDMX = 779743.42

Po = 779743.42 + 3013

Po = 782756.42

P1 = Po +PPESA1

Po = 782756.42

PPESA1 = m*g/

MPESA1 = 204.6g

g = 980cm/s2

r = 0.91cm

PPESA1 =

PPESA1 = 77072.42

PPESA1 = 77072.42

P1 = 782756.42 + 77072.42

P1= 859828.84

P2 = Po +PPESA2

Po = 782756.42

PPESA2 = m*g/

MPESA2 = 395.8g

g = 980cm/s2

r = 0.91cm

PPESA2 =

PPESA2 = 149097.1

PPESA2 = 149097.1

P2 = 782756.42 + 149097.1

P2= 931853.52

P3 = Po + PPESA1 + PPESA2

Po = 782756.42

PPESA1 = 77072.42

PPESA2 = 149097.1

P3 = 782756.42 + 77072.42 + 149097.1

P3 = 1008925.94

Cuestionario:

PRIMERA PARTE

P (dinas/cm2) V (cm3) PV(erg)

782756.42 4 3131025.68

859828.84 3.5 3009400.94

931853.52 3 2795560.56

1008925.94 2.9 2925885.226

SEGUNDA PAERTE

T(°C) T(°K) V(cm3) V/t (cm3/°K)

21 294.15 4 0.0135

40 313.15 4.1 0.0130

60 333.15 4.5 0.0135

80 353.15 5 0.0141

Ebullicion 100 373.15 5.5 0.0147

TERCERA PARTE

T(°C) T(°K) V(cm3) P (dinas/cm2) PV/T(erg/°K)

40 313.15 2.9 859828.84 7962.64

60 333.15 3.8 931853.52 8111.58

2.-Con los datos obtenidos de la primera y segunda parte, construya las graficas de: V-P y T-V, indicando el nombre de cada una de ellas

1).- Primera grafica (V-P)

2.9 3 3.5 40

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

Presión-Volumen

P(dinas/cm3)P(dinas/cm3)

V (cm3)

P(di

nas/

cm3)

2).- Primera grafica (T-V)

4 4.1 4.5 5 5.50

50100150200250300350400

Temperatura-Volumen

T(°K)

V (cm3)

T(°K

)

3._ De la primera parte, analizando la grafica, si el gas se expande. Su presion tendra que-------- DISMINUIR

4.De la segunda parte, analizando la grafica, para que un gas se expanda, su temperatura tendra que------- AUMENTAR

5.-Analizando las tablas de resultados, los valores de PV, V/T, y PV/T, ¿por que no son constantes?----- Por la escala de presion en la geringa no es exacta y existe un margen de error.

Observaciones:

En esta práctica se logró experimentar cada uno de las leyes de los gases en la cual en las 3 partes de la práctica se podría demostrar las leyes. En la primera parte de la práctica notamos que a mayor presión hacia la jeringa el volumen se disminuía, en la segunda parte se demuestra que al aumentar la temperatura por consecuente el volumen aumentaba y por último que ambos la temperatura y la presión también aumentaba el volumen y lo podremos observar estos cambios en las gráficas correspondientes.

Se pudo observar en la primera parte que a medida que se aumentaba la presión el volumen disminuía, en la segunda parte se observó que conforme aumentaba la temperatura, también el volumen aumentó y en la tercera parte se notó un aumento en el volumen cuando la temperatura y la presión fueron aumentadas.

Se pudo ver físicamente lo que proponen las leyes de los gases, a medida que fueron cambiando los valores y los datos que requeríamos ademas del proceso, se pudo comprobar lo que dicen las 3 leyes.

Conclusiones:

A través del marco teórico de los diferentes leyes de los gases se notamos a través de los 3 experimentos la demostración de ellos además con sus respectivos leyes por ejemplo: En la primera parte se demuestra la ley de boyle, a mayor presión menor volumen del gas que puede ocupar. En la segunda parte se basa a la ley de Charles que al aumentar la temperatura y el volumen del gas aumenta y por último la tercera parte con la ley de Gay-Lussac al aumento de la temperatura aumentara la presión. Por lo que para el estudio de los gases es indispensable conocer las leyes de los gases.

Se concluye que en un gas, al mantener la temperatura constante (como en el primer experimento) el volumen es inversamente proporcional a la presión; ya que cuando ésta aumenta el volumen disminuye. Por otro parte al mantener una presión constante (como en el segundo experimento) el volumen es directamente proporcional a la temperatura; ya que al aumentar ésta el volumen también aumenta.

Podemos concluir que al elevar la temperatura del recipiente se aumenta el volumen y cuando la presion aumenta el volumen disminuye siempre y cuando la temperatura sea constante.

Bibliografia:

http://www.educaplus.org/gases/

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesLeyes.htm