Practica 2 De Química Aplicada Upiicsa

Marco Teórico.

La relación temperatura-volumen: La ley de Charles y Gay Lussac.

Los primero investigadores que estudiaron esta relación fueron los científicos franceses Jacques Charles y Joseph Gay Lussac. Sus estudios demostraron que a una presión constante el volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse. Por ejemplo, se observa un fenómeno interesante cuando se estudia la relación entre temperatura y volumen a varias presiones. A cualquier presión dada el grafico de volumen contra temperatura es una línea recta. Extrapolando la recta al volumen 0, se encuentra que la intersección en el eje de temperatura tiene un valor de -273.15°C. a cualquier otra presión se obtiene una recta diferente para el grafico de volumen y temperatura pero se alcanza la misma intersección de -273.15°C para la temperatura correspondiente al volumen cero.

En 1848, Lord Kelvin comprendió el significado de dicho fenómeno. Identifico la temperatura de -273.15°C como el cero absolutoteóricamente la temperatura mas baja posible. Tomando el cero absoluto como punto de partida, estableció entonces una escala de temperatura absoluta, conocida ahora como escala de temperatura °K. En la escala K, un (K) es igual en magnitud a un grado Celsius la única diferencia entre la escala de temperatura absoluta y la de Celsius es la posición del cero.

Escala kelvin Escala Celsius

Cero absoluto 0 K -273.15°C

Punto de Congelación del Agua 273.15 K 0°C

Punto de ebullición del agua 373.15 K 100°C

La dependencia del volumen de un gas con la temperatura, se da por

V ∝T

V=K_2 T

V/T= K_2

Se conoce como Ley de Charles y Gay Lussac o simplemente la ley de Charles, la cual establece que el volumen de una cantidad fija de gas mantenida a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Otra forma de presenta la ley de charles muestra que para una cantidad de gas y volumen constante, la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura.

P ∝T

P= K_2 T

P/T= K_3

Igual como se hizo para la relación presión y volumen a temperatura constante, es posible comparar dos condiciones de volumen y temperatura para una muestra dada de gas a presión constante.

V_1/T_1 = K_2= V_2/T_2

V_1/T_1 =V_2/T_2

Donde V_1 y V_2son los volúmenes de los gases a las temperaturas T_1 y〖 T〗_2 (ambas el Kelvin), respectivamente. En todos los cálculos subsecuentes se supone que las temperaturas dadas en °C son exactas de modo que no se alteran el número de cifras significativas.

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

V=a+bt P,m cte

Donde a y b son constantes.

Cuando t=0°C, se tiene a=V_0, donde V_0es el volumen del gas a 0°C y a presión P fija. Después V= V_0+bt si se define una nueva constante α=b⁄V_0 la ley de Charles resulta ser:

V=V_0 (1+αt) P,m cte

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

V_1/T_1 =V_2/T_2

Dónde:

V_1=Volumen de referencia inicial

V=Volumen de gas medido

t=Temperatura en garados celsius

α=Coeficiente de expansión térmica,que tiene un valor de 1⁄273°C

Material:

1 Soporte con arillo y tela de alambre

1 Pinza para bureta

1 Mechero Bunsen

1 matraz Erlenmeyer de 250mL.

1 Tapón bihoradado para el matraz tubo de vidrio de 5mm de diámetro

1 Vaso de precipitados de 1000mL.

1 Vaso de precipitados de 2000mL.

1 Bureta para gases de 100mL.

1 Termómetro.

1 Probeta de 100mL.

1Manguera látex de 30 cm.

Reactivos:

Aire O_2&N_2

Agua H_2 O

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