Propiedades ideales y gases reales

Momentos de Ciencia, 2013

PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES

RESUMEN

En esta práctica se evidenció de manera teórica y experimental algunas propiedades de los gases ideales y reales aplicando ley de charles, Boyle y Avogadro, y para los reales se trabajó la ecuación de van der Waals, y para finalizar se compararon los cálculos con la ley de gas ideal PV=nRT.

Palabras claves: Gases, Charles, Boyle, Avogadro.

ABSTRACT

This practice was demonstrated theoretically and experimentally some properties of ideal and real gases using charles law, Boyle and Avogadro, and the actual van der Waals equation worked, and to complete the calculations were compared with the law ideal gas PV = nRT.

Keywords: Gases, Charles, Boyle, Avogadro.

INTRODUCCIÓN

El estado de una cierta masa m de una sustancia está determinado por su presión p, su volumen v y su temperatura T. El término estado implica u estado de equilibrio, lo que significa que la presión y la temperatura son iguales en todos los puntos.

• Ley de los gases ideales:

La teoría atómica define los estados, o fases de acuerdo al orden que implican; las moléculas tienen una cierta libertad de movimiento en el espacio. Las moléculas de un estado sólido están colocadas a una red y su libertad está restringida en pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red; por lo contario en un gas las moléculas se mueven aleatoriamente y solo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene. Para desarrollar dichas variables se han desarrollado leyes empíricas.1

La ley de charles y Gay-lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta. Si se calienta a un gas hasta una temperatura dos veces mayor que la inicial (en Kelvin), el volumen se duplica1

Ley de Boyle: conexión entre presión y volumen a temperatura constante. Según la ley de Boyle, el volumen de una masa dada de gas varía en forma inversamente proporcional a la presión cuando la temperatura se mantiene en un valor fijo. La expresión matemática de la ley se escribe:

P x V = k (proceso isotérmico)2

Ley de Amonton: es la conexión entre presión y temperatura a volumen constante.2

Ley de Avogadro: establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas.

• Ecuación de Van der Waals: la ecuación de estado de gas ideal no es del todo correcta, los gases no se comportan exactamente así. Por ejemplo un gas ideal nunca podría convertirse en líquido o sólido por mucho que se enfriara o se comprimiera. Se han propuesto modificaciones para la ecuación de estado y una de ellas es la de Van der Waals (p + a/v ²).(v - b) = R.T.

Donde a y b son parámetros a partir de medidas experimentales en gases reales. Son parámetros de la sustancia y no constantes universales, puesto que los valores varían de un gas a otro. 3

• Ecuación de Redlich-Kwong

Aunque es mejor que la ecuación de Van der Waals, no da buenos resultados sobre la fase líquida y por ello no puede usarse para calcular precisamente los equilibrios líquido-vapor. Sin embargo, puede usarse conjuntamente con expresiones concretas para la fase líquida en tal caso.

La ecuación de Redlich-Kwong es adecuada para calcular las propiedades de la fase gaseosa cuando el cociente entre la presión y la presión crítica es menor que la mitad del cociente entre la temperatura y la temperatura crítica.4

MATERIALES Y REACTIVOS

• Montaje de Mariotte: erlenmeyer de 500 mL con desprendimiento lateral, manguera de latex, aguja hipodérmica, balón fondo plano, tapones de caucho, estufa, probeta 100mL.

• Montaje desplazamiento de volumen: probeta 500 mL, cubeta de plástico, manguera de lates con diámetro pequeño.

• Montaje ley de Boyle: jeringa de plástico, masas regulares, tapón de caucho

METODOLOGIA

Ley de Boyle y Avogadro

B. Gas butano contenido en una mechera:

El objetivo de este procedimiento es determinar la variación de la relación masa-volumen, en diferentes cantidades de gas butano medidas a temperatura y presión constantes. Además se trata de calcular la presión del gas contenido en la mechera.

A una mechera conectada a un sistema de desplazamiento de agua (probeta llena de agua invertida sobre una cubeta con agua) realice el siguiente procedimiento: Pese el encendedor a gas antes de utilizarlo, registre su peso en la tabla. Inserte con cuidado al encendedor, la conexión flexible que lleva el gas al interior de la probeta. Descargue del encendedor el volumen de gas indicado en la tabla. Retire el encendedor y obtenga nuevamente su peso. Repita el procedimiento para cada uno de los volúmenes solicitados en la tabla. Luego de medir los volúmenes de gas y determinar su masa.

RESULTADOS Y DISCUSION

B.

LEY DE BOYLE Y AVOGADRO

# PRUEBA VOLUMEN DE GAS DESPLAZADO MASA INICIAL DE LA MECHERA MASA FINAL MASA DEL GAS DESPRENDIDO

1 30 14,7 14,6 0,1

2 60 14,6 14,4 0,2

3 90 14,4 14,2 0,2

4 120 14,2 14 0,2

5 150 14 13,5 0,3

Grafica m vs Vexperimental

No se puede observar un comportamiento constante y lineal en la gráfica (más precisamente el del gas ideal) la cual indica que los datos de la gráfica no cumple la forma de la ecuación lineal, y podemos decir que la masa en esta práctica no fue proporcional al volumen experimental debido

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