DETERMINACIÒN DE LA DENSIDAD DE UN GAS

PRACTICA 3

DETERMINACIÒN DE LA DENSIDAD DE UN GAS

OBJETIVOS:

Producir dióxido de carbono (CO2) por reacción por bicarbonato de sodio y ácido clorhídrico.

Determinar la densidad del dióxido de carbono en las condiciones en las que se desarrolla el experimento.

INTRODUCCION TEORICA

DENSIDAD

La densidad (ρ) es una propiedad intensiva de la materia que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia y esta se define como la masa por unidad de volumen y puede expresarse en cualesquiera unidades, que tengan las dimensiones, las unidades en la que puede estar la densidad son:   [pic 1]

Se debe tener en cuenta que:

• Los valores de densidad de las sustancias dependen de la presión y temperatura a la cual se encuentre, pero no dependen de la gravedad; por lo tanto, la densidad de un cuerpo en la tierra es igual que en la luna, a la misma presión y temperatura.
• Estando a la misma presión y temperatura es posible diferenciar a dos sustancias químicamente puras por sus valores de densidad, debido a que es una propiedad intensiva y característica de cada sustancia.
• Para una sustancia química, generalmente se cumple: solido > liquido > gas[pic 2][pic 3][pic 4]
• La densidad de sustancias sólidas y liquidas varía en cantidades muy pequeñas con la temperatura, por lo cual generalmente se considera constante en un rango de temperatura de 0°C a 30°C. En cálculos muy precisos se debe considerar que la densidad disminuye al aumentar la temperatura, esto se debe a la dilatación o aumento de volumen que experimentan las sustancias al ser calentadas.
• El término es aplicable a mezclas y sustancias puras y a la materia en el estado solidó, líquido y gaseoso, la densidad se conoce como [pic 5]

PRESIÓN

La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio directamente con otra fuerza, conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión. Existen varios tipos de presión. Las podemos clasificar de la siguiente manera:

Presión atmosférica:

Si sobre una mesa se coloca un objeto pesado, el peso de ese cuerpo ejerce sobre la superficie de la mesa una cierta presión. Del mismo modo, aunque el aire no es un material muy pesado, la enorme cantidad de aire atmosférico que existe sobre un punto de la Tierra hace que su peso total sea lo suficientemente grande como para que la presión que ejerce sobre ese punto tenga una gran magnitud.

Ese valor de la presión sobre cualquier punto de la superficie terrestre, que ejerce toda la masa de aire atmosférico, recibe el nombre de presión atmosférica, por tanto, se define a la presión atmosférica como la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.

Algo importante que se debe considerar es que todo cuerpo genera una presión, pero ésta presión que ejerce depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso).

Ya que los sólidos generan presión solo hacia abajo. Los líquidos generan presión hacia todos sus costados y hacia abajo. Y los gases generan presión por todo su derredor; es decir, hacia arriba, hacia los costados y hacia abajo, por la propiedad más importante que los caracteriza: tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.

Presión absoluta: Es la presión real o total que ejerce un fluido. Si se usa un manómetro al aire libre para medir la presión del fluido, entonces la presión absoluta resulta ser la suma de la presión manométrica y la presión atmosférica

Presión manométrica: Es la presión relativa que ejerce un fluido (líquido o gas), su valor depende de la presión externa. La presión manométrica puede tener un valor mayor o menor que la presión atmosférica. Un manómetro que mide presiones inferiores a la atmosférica se llama manómetro de vacío o vacuómetro.

El manómetro es un tubo de vidrio doblado en  forma de “U” o forma de “J” con dos ramas, conteniendo cierta cantidad de mercurio y que posee un codo en una de las ramas para conectar al fluido que se le quiere medir la presión. La diferencia de niveles del mercurio es lo que corresponde a la presión manométrica.

[pic 6]

Fig.1 “Manómetro”

La presión manométrica (Pman) la podemos expresar de dos formas, según la unidad de presión que se desee:

Pman = ϒ(Hg) x L

Donde:

 Y(Hg): es el peso específico del mercurio.

También:

Pman =  L cmHg

La presión absoluta (total) del gas lo hallamos así:

Pgas = Pman + Patm

La presión manométrica en función de la presión absoluta y presión externa (atmosférica) lo hallamos despejando:

Pman = Pgas - Patm

En base a esta fórmula, podemos observar que la Pman cambia al variar la presión externa, debido a ello se dice que es relativa, si la presión externa aumenta, la presión manométrica disminuirá; si la presión externa disminuye, entonces la presión manométrica aumentará.

La presión es el cociente entre la fuerza normal que incide sobre una superficie o cuerpo y el valor del cuerpo o la superficie. Por tanto, la presión se expresa de la siguiente manera.

[pic 7]

LEYES DE LOS GASES

Se han deducido experimentalmente tres leyes que cumplen aproximadamente todos los gases, específicamente en condiciones de presión baja y temperatura alta.

Ley de Boyle. “A temperatura constante, el volumen de una mezcla gaseosa es inversamente proporcional a la temperatura del gas”. Es decir, PV=K, donde K es una constante. (Figura 2)

...