Leyes de Charles

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO[pic 1]

DIVISIÓN DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I

ALUMNA: ANA PAULINA VARGAS MACÍAS

ARELI DALILA CERVANTES ROCHA

IRANZAZU DELGADO CÁRDENAS

FECHA: 20 DE FEBRERO DEL 2014

PRÁCTICA 3: LEY DE CHARLES

PRÁCTICA 3

LEY DE CHARLES

Objetivos

• Verificar experimentalmente la ley de Charles.
• Determinar experimentalmente el valor del cero absoluto de temperatura.

INTRODUCCIÓN

Bases teóricas

En 1787 el científico francés Jack Charles estudió la relación existente entre el volumen y la temperatura de una muestra de un gas cuando la presión no cambia.

Durante sus investigaciones pudo observar que, cuando en la muestra se aumentaba su temperatura también aumentaba su volumen, y cuando su temperatura disminuye, al volumen le sucede lo mismo. Posteriormente Gay-Lussac realiza experimentos del volumen de una muestra de gas cuando la presión no cambia y observó que el volumen tiene un comportamiento lineal con la temperatura.

Proceso isobárico

[pic 2]Considere cierta masa de un gas contenida en dispositivo cilindro émbolo que soporta una presión igual a la atmosférica más la presión que ejerce el émbolo, tal como se muestra en la figura. Al calentar el gas y dejar que se expanda libremente, la presión sobre él no se altera, pues siempre es ejercida por la atmósfera y por el émbolo. Un proceso como éste en el que volumen del gas varía con la temperatura mientras se mantiene constante la presión se denomina proceso isobárico.

Diagrama V-T

En sus experimentos, Gay-Lussac, tomó determinada masa de gas y realizó mediciones del volumen y de la temperatura de ésta mientras era calentada y se expandía a presión constante. Con estas mediciones construyo un gráfico de volumen V en función de la temperatura T, expresada en °C. Obteniendo una gráfica rectilínea, concluyendo, que el volumen de determinada masa gaseoso, cuando la presión es constante, varía linealmente con su temperatura en °C.

[pic 3]

En el gráfico observamos que el gas ocupa un volumen Vo a 0 °C. El volumen del gas se reducirá en forma gradual a medida que se fuese reduciendo la temperatura debajo de 0 °C. Pensando en esta reducción, Gay-Lussac trató de determinar la temperatura a la cual se anularía el volumen del gas (si esto fuera posible), prolongando la recta del gráfico. De esta manera, comprobó que el punto en el cual V = 0 corresponde a la temperatura T = -273.15 °C, Esta temperatura se denomina “temperatura correspondiente al cero absoluto” y se considera como el punto origen de la escala kelvin.

Tomando esto en cuenta, si trazamos una gráfica del cambio del volumen V del gas, a presión constante en función de su temperatura absoluta T, en Consecuencia obtendremos una recta que pasa por el origen. Esto indica que el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura, y por lo tanto, el cociente V/T es constante. En resumen, para un proceso isobárico podemos afirmar que:

El volumen V de determinada masa de gas, mantenida a presión constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta T, o sea:

[pic 4]

Donde:

K = constante de proporcionalidad

Desarrollo experimental

1. Montar un equipo como el que se muestra a continuación.

[pic 5]

1. Calentar el agua del baño hasta ebullición por 5 minutos,  registrar T1.
2. Una vez transcurridos los 5 minutos, tapar la boca del tubo de vidrio e invertir el sistema, pero ahora colocarlo en un baño de agua-hielo.
3. Igualar los niveles de agua dentro y fuera del matraz Erlenmeyer.
4. Secar el exterior del matraz Erlenmeyer y registrar la temperatura del baño de agua-hielo T2.
5. Medir la cantidad de agua en el matraz y de esta forma calcular por diferencia el volumen del gas dentro del matraz Erlenmeyer.
6. Realizar otras tres pruebas mas, pero ahora en lugar de emplear un baño de agua-hielo, emplear baños a temperaturas de 15 °C, 25 °C y 35 °C.

RESULTADOS

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