Ley De Charles

INTRODUCCIÓN

Después de que se descubrió la ley de Boyle, 100 años después se descubrió una segunda ley que se conoce desde entonces como ley de Charles. Esta ley puede obtenerse considerando dos experimentos separados pero relacionados entre sí.

Considérese una masa fija de un gas contenido en un recipiente rígido al que se le suministra o quita calor manteniendo el volumen contante, vamos a tener como resultado que la presión va a aumentar o disminuir directamente proporcional a la temperatura absoluta. Lo anterior se puede ejemplificar de la siguiente manera:

Puede afirmarse que la temperatura absoluta de un volumen fijo, varía de manera lineal con la presión absoluta. De manera que se puede expresar como: T1/V1 = T2/ V2

Consideremos otro experimento en donde tengamos un cilindro con un pistón móvil a una presión constante, en donde el cilindro puede moverse libremente, lo que da como resultado un volumen variable del gas. Si se suministra calor el pistón sube incrementando el volumen del gas, si se quita calor el pistón baja disminuyendo el volumen del gas, por lo tanto se tiene como resultado que a presión constante, la temperatura absoluta de un gas es directamente proporcional al volumen, la ecuación matemática de este enunciado es el siguiente:

T1/V1 = T2/V2

OBJETIVO

Estudiar el comportamiento de la presión al variar la temperatura en una mezcla de gases. Demostrar la Ley de Charles Gay-Lussac, aplicando la ecuación que relaciona la presión, temperatura y volumen en condiciones ideales.

MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPO

 1 tripié

 1 tela de asbesto

 1 mechero Fisher

 1 soporte universal

 Pinzas de 3 dedos

 Pinzas Mohr

 Cinta adhesiva

 Papel milimétrico

 1 termómetro

 Guantes de asbesto

 Mangueras

 3 vasos de precipitado 1oo ml

 1 tubo en forma de J

 1 matraz kitazato

METODOLOGÍA

Se colocará mercurio en las dos ramas del manómetro hasta que la altura sea la misma. La presión del gas corresponderá a la presión atmosférica de la ciudad de Toluca, que tiene un valor de 565 mm de Hg y corresponderá a la presión inicial del sistema.

Se instala el dispositivo como lo muestra la figura 1, tomando lectura inicial de la temperatura, se coloca la pinza Mohr cerrando el sistema. A partir de ese momento se calienta lentamente hasta alcanzar un incremento de temperatura de 5 °C, se retira el mechero y se deja que las columnas de mercurio se estabilicen. Se lee simultáneamente la temperatura y la presión correspondientes.

La presión manométrica estará dada por las diferencias de altura en las ramas de mercurio del manómetro, por lo que la presión se multiplicará por dos; debido a que lo que sube en una rama de mercurio, es la cantidad que desciende en la otra. Se recomienda trabajar con incrementos de temperatura de tres grados centígrados, después de la primera determinación. Esta operación se repite 10 veces en forma sucesiva, y continua de tal manera que se obtengan los valores correspondientes a las diferentes temperaturas y presiones (fig. 1).

RESULTADOS

Con los datos obtenidos llenar la siguiente tabla:

“T” Temp. Del sistema (oC) “T” Temp. absoluta del sistema (o K) “P” Presión manométrica (mm Hg) “P” Presión absoluta Pab=patm+Pman.

1 25 298 °K 0 mm 634

2 30 303 °K 4 mm 687.31

3 35 308 °K 2 mm 660.65

4 40 313

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