LEY DE BOYLE

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

ZACATENCO

LABORATORIO DE QUIMICA APLICADA

PRACTICA #1

* 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.

* INVESTIGACION TEORICA.

LEY DE BOYLE

La Ley de Boyle es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

Donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

Donde:

Además si despejamos cualquier incógnita se obtiene lo siguiente :

Gráficamente

Imagen [ 1 ].Grafica de Ley de Boyle. Obtenida de http://amolacienciaclcgs.blogspot.com/2011/07/ley-de-boyle.html

LEY DE CHARLES

La Ley de Charles, es otra de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

Donde:

* V es el volumen

* T es la temperatura absoluta

* k es la constante de proporcionalidad.

Además puede expresarse como:

Donde:

= Volumen inicial

= Temperatura inicial

= Volumen final

= Temperatura final

Despejando T1 se obtiene:

Despejando T2 se obtiene:

Despejando V1 es igual a:

Despejando V2 se obtiene:

Gráficamente

Imagen [ 2 ]. Grafica de Ley de Charles. Obtenida de http://mx.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/ley-charles-gay-lussac.html?x=20070924klpcnafyq_13.Kes&ap=2

LEY DE GAY-LUSSAC

La ley de Gay-Lussac[] dice: “Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura permanece constante”:

donde:

* P es la presión

* T es la temperatura absoluta

Para una cierta cantidad de gas, al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por lo tanto aumenta el número de choques contra las paredes por unidad de tiempo, 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 del proceso, el cociente entre la presión y la temperatura absoluta tenía un valor constante.

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión y a una temperatura al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor , entonces la presión cambiará a , y se cumplirá:

donde:

= Presión inicial

= Temperatura inicial

= Presión final

= Temperatura final

Que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Gráficamente.

Imagen [ 3 ]. Grafica de ley de Gay-Lussac. Obtenida de http://sites.google.com/site/elmolreaccionesquimicas/Home/estudiando-los-gases.

LEY COMBINADA DEL ESTADO GASEOSO.

La ley combinada de los gases ideales es una ley de los gases ideales que combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:

La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.

Esto matemáticamente puede formularse como:

donde:

p =es la presión

V =es la volumen

T =es la temperatura absoluta

k =es una constante (con unidades de energía dividido por la temperatura) que dependerá de la cantidad de gas considerado.

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