Practica No. 2 LEYES DE LOS GASES

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Practica No. 2

LEYES DE LOS GASES

Equipo:

4

Integrantes:

Hernández Cortes Jesús Orlando

Hernández López Aldo

Pineda Salgado Cristopher

Reyna Aguilar Saraí

Grupo:

2AM2

Fecha de entrega:

Miércoles 4 de octubre 2017

Practica No. 1

LEYES DE LOS GASES

OBJETIVO

El alumno demostrara con los datos obtenidos en el laboratorio, las leyes de Boyle, Charles – Gay Lussac y la ley Combinada del estado gaseoso.  

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Gases ideales, ley de Boyle y ley de Charles

En un gas las moléculas individuales están tan distantes entre sí, que las fuerzas de cohesión que existen entre ellas por lo general son pequeñas. Si bien es cierto que la estructura molecular de diferentes gases puede variar en forma considerable, su comportamiento casi no se ve afectado por el tamaño de las moléculas individuales. Se puede decir con bastante seguridad que cuando una cantidad grande de gas esta confinada en un volumen reducido, el volumen ocupado por las moléculas todavía resulta ser una fracción minúscula del volumen total.

Una de las generalizaciones más útiles respecto de los gases es el concepto de gas ideal, cuyo comportamiento no se ve afectado en lo absoluto por fuerzas de cohesión o volúmenes moleculares. Por supuesto, ningún gas real es ideal, pero en condiciones normales de temperatura y presión, el comportamiento de cualquier gas es muy parecido al comportamiento de un gas ideal. [pic 3]

Las primeras mediciones experimentales del comportamiento térmico de los gases fueron realizadas por Rober Boyle (1627-1691). El llevo a cabo un estudio exhaustivo de los cambios en el volumen de los gases como resultado de cambios en la presión. Todas las demás variables, como la masa y la temperatura se mantuvieron constantes. En 1660, Boyle demostró que el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión. En otras palabras, cuando se duplica el volumen, la presión disminuye a la mitad de su valor original. En la actualidad, este hallazgo recibe el nombre de ley de Boyle.  [pic 4]

Ley de Boyle: Siempre que la masa y la temperatura de una muestra de gas se mantenga constantes, el volumen de dicho gas es inversamente proporcional a su presión absoluta.

Otra forma de enunciar la ley de Boyle consiste en decir que el producto de la presión P de un gas por su volumen V será constante, en tanto no cambie la temperatura. Si el proceso ocurre sin que cambie la temperatura, la ley de Boyle revela que.  

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

El volumen de gas se incrementa directamente con su temperatura para poder definir el cero absoluto. Por supuesto, cualquier gas real se volverá líquido antes de que su volumen llegue a cero. Pero la relación directa es una aproximación válida para la mayoría de los gases que no están sujetos a condiciones extremas de temperatura y de presión.

El primero que comprobó experimentalmente esta proporcionalidad directa entre el volumen y la temperatura fue Jacques Charles en 1787. La ley de Charles se enuncia de la siguiente manera.

Ley de Charles: Mientras la masa y la presión de un gas se mantengan constantes, el volumen de dicho gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.  

Si se una el subíndice 1 para referirnos al estado inicial de un gas y el subíndice 2 para referirnos a su estado final, se obtiene el enunciado matemático de la ley de Charles.

[pic 8]

En esta ecuación V1 se refiere al volumen de un gas a temperatura absoluta T1, y V2 es el volumen final de la misma muestra de gas cuando su temperatura absoluta es T2. [pic 9]

La unidad del SI para el volumen es el metro cúbico (m3). Sin embargo es muy común encontrar el litro (L) usado como unidad de volumen, en especial cuando se trabaja con gas. [pic 10]

[pic 11]

Ley de Gay-Lussac

Las tres cantidades que determinan el estado de una masa dada de gas son su presión, volumen y temperatura. La ley de Boyle se ocupa de los cambios de presión y de volumen a temperatura constante, y la ley de Charles se refiere al volumen y temperatura bajo presión constante. La variación de presión como función de la temperatura se describe en una les atribuida a Gay-Lussac.

Ley de Gay-Lussac: Si el volumen de una muestra de gas permanece constante, la presión absoluta de dicho gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.  

Esto significa que si se duplica la presión aplicada al gas, su temperatura absoluta se duplicara también. La ley de Gay-Lussac en forma de ecuación puede escribirse como.

[pic 12]

Leyes generales de los gases

La ley de Boyle, se aplica a una muestra de gas cuya temperatura no cambia. La ley de Charles, se aplica a una muestra de gas a presión constante. La ley de Gay-Lussac, corresponde a una muestra de gas a volumen constante. Por desgracia, generalmente ninguna de estas condiciones se satisface. Lo más común es que un sistema sufra cambios de volumen, de temperatura y de presión como resultado de un proceso térmico. Una relación más general que combina las tres leyes es la siguiente:

[pic 13]

Donde () pueden considerarse como las coordenadas del estado inicial y () las coordenadas del estado final. En otras palabras, para una masa dada, la razón  es constante para cualquier gas ideal.  [pic 14][pic 15][pic 16]

PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE

1. Monte la jeringa como se indica en la figura 1.
2. Presione ligeramente el émbolo, éste regresará a un volumen inicial V0 corresponda a una presión inicial P0.

[pic 17]

1. Ponga arriba del embolo la pesa más pequeña Figura 2 y con precaución presione ligeramente; el émbolo regresara a su volumen V1 correspondiente a una presión P1.

[pic 18]

1. Quite la pesa pequeña y ponga la más grande Figura 3, presione ligeramente y anote V2 para una presión P2.

[pic 19]

1. Finalmente, con precaución ponga las dos pesas y anote V3 para una presión P3.

[pic 20]

SEGUNDA PARTE

1. Monte la jeringa como se indica en la figura 5, procurando que el nivel de agua este arriba del volumen de aire de la jeringa. Presione ligeramente y tome el volumen V0 correspondiente a una temperatura T0 que será la temperatura ambiente del agua, para una presión P0 constante.
2. Calentar y agitar constantemente hasta 40°C, presione ligeramente y anote el volumen V1 correspondiente a una T1.
3. Continúe calentando, agitando y anotando los volúmenes a temperatura de 60°C, 80°C y temperatura de ebullición del agua.

TERCERA PARTE

1. Se inicia de igual forma que la segunda parte.
2. Caliente, agitando hasta 40°C y ponga la pesa chica, oprima ligeramente y tome el volumen V1 correspondiente a la temperatura T1 y la presión P1.
3. Continúe calentando hasta 60°C y ponga la pesa grande, tome el volumen V2 a la temperatura T2 y a la presión P2.

CUESTIONARIO

1. Llene la tabla de datos y resultados siguiente:

PRIMERA PARTE

SEGUNDA PARTE

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