Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases

OBJETIVO

Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases.

GENERALIDADES

Se dice que un gas se encuentra en un estado definido cuando sus variables      (P, V, T) tienen valores definidos.

Para poder definir el estado de un sistema sin necesidad de medir todas sus variables, se hace uso de ecuaciones matemáticas, las cuales relacionan unas variables en función de otras. Estas relaciones se denominan “ecuaciones de estado”, las que pueden obtenerse observando comportamiento del sistema bajo condiciones dadas.

Charles (1787) y Gay-Lussac (1802) investigaron la expansión térmica de los gases y encontraron un aumento lineal del volumen con la temperatura (media en la escala centígrada del mercurio).

V= a+bt    P, m constantes

Donde a y b son constantes

Cuando t= 0 °C, se tiene  “a=V0”, donde V0 es volumen del gas a 0 °C y a presión P fija.

Luego  V= V0 (1 + )  P, m constantes [pic 1]

Si el comportamiento de la temperatura frente al volumen de u  gas, cumple con la ley de Charles, se puede definir la ecuación:

[pic 2]

Vref= Volumen de referencia o volumen inicial, de un gas, medido a una cierta temperatura y es una análoga de V0.

V: Volumen de u  gas medido a la temperatura t.

T: Temperatura en grados Celsius.

Material:

1 Soporte con arillo y tela de alambre

1 Pinzas para bureta

1 Mechero Bunsen

1 Matraz Erlenmeyer de 250 ml

1 Tapón bihoradado para el matraz.

Tubo de vidrio de 5 mm de diámetro  (doblado)

1 Vaso de precipitados  de 1000ml

1 Vaso de precipitados de 2000ml

1 Bureta para gases de 100ml.

1 Probeta de 100 ml

1 Manguera latex de 30 cm

DESARROLLO EXPERIMENTAL

PROCEDIMIENTO

1. Montar el aparato, el ensamblaje se lleva acabo de la siguiente manera:

• Llenar los vasos con agua a 20 °C
• Colocar el matraz dentro del baño de agua (vaso de 2000ml)
• Introducir la bureta para gases dentro del vaso de 1000 ml
• Instalar la conexión de vidrio

1. Anotar el volumen inicial de aire en la bureta para gases. Para ello se eleva la bureta hasta conseguir que el nivel de agua adentro de la misma sea igual al nivel de agua en el vaso, esta lectura debe ser aproximadamente 25 a 30 ml.
2. Calentar el baño de agua y tomar las lecturas del volumen dentro de la bureta ( de manera que se explica en el punto 2), por cada grado de elevación de la temperatura del gas hasta obtener de 15 a 20 pares de datos.

DETERMINACION DE VOLUMEN DE AIRE EN EL SISTEMA

1. Desconectar la bureta para gas y separar el matraz quitando el tapón con cuidado.
2. Llenar la manguera con agua.
3. Llenar el matraz con agua.
4. Tapando el extremo de la manguera para evitar la salida de agua, colocar el tapón en el matraz de tal modo que se derrame un poco de agua.
5. Medir el volumen de agua del matraz y la conexión, vaciándola en una probeta.

El volumen del aire, a cada temperatura, se obtiene sumando el volumen determinado por evacuación.

CALCULOS Y CUESTIONARIOS

1. Tabular datos experimentales de volumen y temperatura, incluir una columna con el volumen total a diferentes temperaturas.

1. Construir la gráfica volumen contra temperatura

[pic 3]

1. Efectuar un ajuste de curva, en caso que sea necesario y determine la pendiente de la recta.

A= 42.66
b= 1.0171     r= -0.997

1. Explicar a que corresponde la pendiente de la recta del volumen contra temperatura

R= La relación de la pendiente con respecto a la recta se da por medio de la ley de Charles y la ecuación de la recta, realizando una comparación de los datos nos queda lo siguiente:

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