Practica De Quimica 2 Gases

OBJETIVO

La segunda práctica tiene como objetivo que el alumno demuestre con los datos obtenidos experimentalmente en el laboratorio, las Leyes fundamentales de los Gases tales como:

1. Ley de Boyle.

2. Ley de Charles o Ley Gay Lussac.

3. Ley combinada del estado Gaseoso.

Marco teórico

LEY DE BOLE

En 1662, Robert Boyle señaló que el volumen de un gas a temperatura constante disminuía cuando se aumentaba la presión a que estaba sometido y que de acuerdo con los límites de su exactitud experimental, el volumen de cualquier cantidad definida de gas a temperatura constante variaba inversamente a la presión ejercida sobre él. A esta importante generalización se le conoce como ley de Boyle. Si se expresa matemáticamente, establece que a temperatura constante V a 1/P, o que

Donde V es el volumen y P la presión del gas, mientras que K, es un factor de proporcionalidad cuyo valor depende de la temperatura, el peso del gas, su naturaleza, y las unidades en que se exprese, P y V.

La ecuación anterior conduce a la siguiente:

De Ia cual se deduce que, si en cierto estado la presión y el volumen del gas son P1 y V1, mientras que en otro son P2 y V2, se cumple a temperatura constante:

La figura mostrada nos muestra la representación gráfica de la ecuación (1) que es la de una familia de hipérbolas donde cada una corresponde a un valor diferente de K y como para cada peso de gas dado K1 es función únicamente de la temperatura, cada curva es una línea isoterma, y a las situadas más arriba corresponden valores mayores de temperatura.

LEY DE CHARLES O GAY-LUSSAC

Charles en 1787 observó que el hidrógeno, aire, dióxido de carbono y oxígeno se expandían en igual proporción al calentarlos desde 0° a 80°C, manteniendo la presión constante. Sin embargo, fue Gay-Lussac el primero que, en 1802, encontró que todos los gases aumentaban igual volumen por cada grado de elevación de temperatura, y que el incremento era aproximadamente 1/273 el volumen del gas a 0°C, o con mayor precisión, 1/273.15. Si designamos por Vo el volumen del gas a 0°C y por V su volumen a t 0°C, entonces podremos escribir de acuerdo con Gay-Lussac:

Ahora podemos definir una nueva escala de temperatura tal que para una t dada corresponda otra establecida por la relación T = 273.15 + t, Y 0°C por To = 273.15, con lo cual la ecuación anterior toma una forma más simple.

En general

Esta nueva escala de temperatura, de Kelvin o absoluta, es de importancia fundamental en toda la ciencia. En función de ella la ecuación de arriba nos dice que el volumen de una cantidad definida de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta, es decir:

Donde K2 es un factor de proporcionalidad determinado por la presión, la naturaleza del gas y las unidades de V. La conclusión con la ecuación anterior son expresiones de la Ley de Charles o de Gay-Lussac, Como para una cantidad dada de gas, K2 tendrá diferentes valores a distintas presiones, obtendremos una serie de líneas rectas para cada presión constante y cada una de ellas es una isobara verificándose que su pendiente es tanto mayor cuanto menor es la presión.

La última ecuación sugiere también que si enfriamos un gas a 0°K (- 273°C) su volumen se reduciría a cero. Sin embargo, nunca acontece ese fenómeno porque, ordinariamente, mucho antes de que se alcance 0°K el gas se licúa o solidifica. De nuevo se demostrará después que bajo condiciones tan drásticas no puede considerarse que la ecuación misma tenga validez.

LEY COMBINADA DE LOS GASES

Las dos leyes discutidas dan separadamente la variación del volumen de un gas con la presión y temperatura. Si queremos obtener el cambio simultáneo, procederemos así: consideremos una cantidad de gas a P1, V1 y T1 Y supongamos que se desea obtener el volumen del gas V2 a P2 y T2. Primero comprimimos (o expandimos) el gas desde P1 a P2 a temperatura constante T1 El volumen resultante Vx será entonces de acuerdo a la ley de Boyle.

Si ahora el gas a Vx, P2 Y T1 es calentado a presión constante P2 desde T1 a T2, el estado final a P2 y T2 tendrá un volumen V2 dado por la ley de Charles, esto es;

Si sustituimos en esta relación el valor de Vx obtenido en la ecuación de arriba, V2 se transforma en:

Y al reagrupar términos vemos que:

Es decir, la relación PV/T para cualquier estado gaseoso es una constante. En consecuencia, podemos descartar los subíndices y escribir para cualquier gas que obedece las leyes de Boyle y Charles.

La ecuación de aquí arriba es conocida como la ley combinada de-los gases, que nos da la relación

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