COEFICIENTE DE EXPANSIÓN DE LOS GASES

PRÁCTICA No. 2 “COEFICIENTE DE EXPANSIÓN DE LOS GASES”

OBJETIVO:

Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases.

OBJETIVOS PARTICULARES:

• Observar y comprender el comportamiento de un gas por medio de sus variables de presión, temperatura y volumen.

• Determinar y analizar el volumen de un gas que se encuentra a temperatura ambiente y a un cambio de temperatura determinada.

• Estudiar las teorías o leyes correspondientes a la expansión de los gases y relacionarlas de manera que se aplique con el experimento que se realiza.

INTRODUCCIÓN:

Los gases consisten en moléculas muy separadas y en rápido movimiento. Las moléculas de un gas están separadas por distancias comparativamente grandes, por ello pueden ubicarse fácilmente las moléculas de un gas entre las de otro gas. Los gases son fácilmente compresibles. La compresión consiste en forzar a las moléculas del gas a estar lo más juntas posibles.

Un gas se expande hasta llenar cualquier recipiente en el cual se haya introducido. Los gases se difunden debido a que las moléculas del gas están en constante y rápido movimiento. Por consiguiente, en el curso de su movimiento desordenado, las moléculas del gas golpean las paredes del recipiente. Estos impactos explican el hecho de que los gases ejerzan presión.

GAS IDEAL. Es aquél gas que sigue exactamente el comportamiento según las condiciones ideales descrito por la ecuación PV= nRT (donde: P= presión, V= volúmen, T= temperatura absoluta, n= número de moles (masa) y R= constante del gas ideal. R=0.082Latm/Kmol).

Condiciones Ideal; P= 1atm, T= 0ºC= 273ºK

De un gas Stándar o normal; P= 1atm, T= 25ºC= 298ºK

Estado; propia del sistema. Cd. de México, P= 585mmHg,

T= 22ºC.

TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR:

La teoría cinético-molecular de los gases proporciona un modelo para explicar la regularidad observada en el comportamiento de los gases. El 1738 Daniel Bernoulli explicó la Ley de Boyle suponiendo que la presión de un gas resulta de los choques de las moléculas del gas con las paredes del recipiente. Tiempo después la Teoría Cinética se extendió y decidió los siguientes postulados:

1) Los gases consisten en moléculas muy separadas en el espacio. El volúmen real de las moléculas individuales es despreciable en comparación con el volúmen total del gas como un todo. La palabra molécula se usa aquí para designar la partícula más pequeña de cualquier gas; algunos gases (por ejemplo los gases nobles) consisten en átomos sin combinarse.

2) Las moléculas de los gases están en constante y rápido movimiento rectilíneo, chocan entre sí y con las paredes del recipiente. Aunque la enrgía se puede transmitir de una molécula a otra en estos choques no se pierde energía cinética (que es energía en movimiento).

3) El promedio de energía cinética de las moléculas de un gas depende de la temperatura y aumenta a medida que la temperatura aumenta. A una temperatura dada, las moléculas de todos los gases tienen el mismo promedio de energía cinética.

4) Las fuerzas de atracción entre las moléculas de los gases son despreciables.

LEY DE BOYLE:

La relación entre el volúmen y la presión de una muestra de gas fué estudiada por Robert Boyle en 1662. Él descubrió que aumentaba la presión sobre una muestra de un gas hace que el volúmen de éste disminuya proporcionalmente. “La Ley de Boyle establece que, a temperatura constante, el volúmen de una muestra de gas varía inversamente con la presión”:

V  1/P

La proporcionalidad puede cambiarse en igualdad por la introducción de una constante k.

V= k/P o PV= k

LEY DE CHARLES:

Estudió la relación entre el volúmen y la temperatura de una muestra de gas en 1787. En 1802 recibió el apoyo de Joseph Gay-Lussac.

Un gas se expande cuando se calienta a presión constante. Los datos experiemntales demuestran que por cada grado Celsius que aumenta la temperatura, el volúmen de un gas aumenta 1/273 (valor del coeficinte de expansión de un gas) de su valor a 0ºC si la presión se mantiene constante.

Aunque el volúmen aumenta de manera regular con el aumento de la temperatura, el volúmen no es directamente proporcional

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