Ley de dilatacion de gases

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Reporte de práctica

Leyes de dilatación de los gases

Objetivo:

Estudiar el comportamiento de los gases (aire) cuando se calientan. Determinar el coeficiente de dilatación y comprobar la ecuación general de los gases.

MATERIAL:

1- 2 - Peanas trípode.

2- 1 -Varilla de 600 mm. Long. x 12 mm. Ø

3- 1 -Varilla de 300mm. Long. X7mm. Ø

4- 2 - Nuez doble

5- 1 - Manómetro en U con escala.

6- 1- Jeringa 10 ml

7- 1- Vaso de precipitados de 600 ml

8- 1 - Probeta graduada de 100 ml

9- 1 - Unión de tubo en T.

10- 1- Tubo de ensayo de 1 50 mm. Long. x 30 mm. Ø

11- 2 - Pinza buretas.

12- 2 - Tubo de goma de 6 mm. Ø

13- 1 - Pinza de Hoffman.

14- 1 - Tapón bihoradado.

15- 2 - Termómetros de -10°c a 110°c

16- 1 - Placa difusora.

17- 1- Trípode.

18- 1- Mechero Bunsen.

19- 1- Agitador.

FUNDAMENTO TEORICO:

Los gases cuando se calientan se dilatan, como todos los cuerpos, pero su comprensibilidad complica el estudio de este fenómeno. Porque no sólo varía el volumen, sino también la presión.

Si este calentamiento se efectúa manteniendo constante presión, la dilatación relativa será proporcional a la variación de temperatura, como sucede con los sólidos.

Δv/v = α.Δt a)

El coeficiente de dilatación α es aproximadamente el mismo para todos los gases. Esta constante α se denomina coeficiente de dilatación a presión constante. Si ahora calentamos el gas, manteniendo constante el volumen, el comportamiento es análogo.

Δp / p = β.Δt

Y al coeficiente β se le denomina coeficiente de dilatación a volumen constante, también es el mismo para todos los gases e Igual al α El valor de estos coeficientes es.

Α = β = 1/273 °K-1 b)

Estas propiedades de los gases, junto con la ley de boyle-Mariótte se puede condensar en:

(p1 . v1) / T1 = (p2 .V2) / T2 = … = const =K c)

Esto quiere decir que una determinada masa de gas tendrá un volumen V1 a una Presión p1 y a una temperatura.; T1 Si se modifica una de estas variables se modifican las otras para que permanezca constante el término p.V/T.

El valor que toma esta constante para un mol, se determina constante universal R. La ecuación (c) se puede escribir p.V = n.R.T siendo n la masa de gas expresada en moles.

Marco teórico.

LEY DE BOYLE

 En 1660 Robert Boyle comunicó que si se mantiene constante la temperatura de una masa determinada de gas mientras se varía su volumen, en un rango amplio, la presión ejercida por el gas se modifica  de manera que el producto de la presión por el volumen permanece constante. Esta constante depende de la temperatura y para la mayoría de los gases, también de que la presión no sea demasiado alta. Un gas que cumple la ley de Boyle para cualquier presión se denomina un gas perfecto. Para los valores habituales de presión que se emplean en biología la mayoría de los gases se comportan como gases perfectos. Una transformación en la que la temperatura se mantenga constante se denomina isotérmica. Generalmente se  requiere que el cambio se realice bastante lentamente para que no cambie la temperatura. Un ejemplo muy conocido en el que se aplica la ley de Boyle es en el mecanismo de una bomba manual de bicicleta.

Coeficiente de dilatación.

Los solidos aumentan de volumen cuando se incrementa su temperatura, y disminuyen cuando esta desciende, el motivo se debe al movimiento de los átomos que componen el cuerpo sólido, que vibra con mayor o menor amplitud al incrementarse o descender du energía por efecto del calor.

Dilatación térmica lineal [pic 4]

Si tomamos en un laboratorio una pieza alargada de un material, por ejemplo una varilla de acero, medimos su longitud a una determinada temperatura, la calentamos y medimos de nuevo su longitud nos proporciona el coeficiente de dilatación térmica de dicho material.

Dilatación térmica superficial

Si en las dimensiones del elemento que nos interesa estudiar preponderan el largo y ancho sobre longitud o espesor, la formula vuelve a ser la misma cambiando las longitudes por superficies y el coeficiente de dilatación lineal por el de dilatación superficial quedando de este modo:

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Dilatación volumétrica

Para cuerpos predominantemente volumétricos ocurre exactamente igual, siendo este cado el coeficiente de dilatación térmica multiplicado por tres quedando de esta forma.[pic 6]

http://www.patologiasconstruccion.net/2013/09/coeficiente-de-dilatacion-termica/

DESARROLLO:

Se monta el dispositivo de la figura, utilizando el menor tubo de goma posible. En el manómetro en U, se pone agua hasta la división cero. Para montar los termómetros y tubos deben lubricarse éstos con glicerina, jabón líquido o aceite de Silicona, no utilizar agua porque se cuándo se seca se pegan pudiéndose romper al desmontarlos. Atención a las roturas de los instrumentos de vidrio, son muy peligrosas. Todo debe de estar bien seco, porque la humedad puede enmascarar la experiencia. El bulbo del termómetro debe quedar aproximadamente en la mitad del tubo.

Montaje 1.- Dilatación del aire a presión constante.

En un principio no se conecta el manómetro al tubo. Se calienta el aire del tubo al baño maría hasta ebullición; la temperatura t1 es cuando se estabiliza la columna termométrica.[pic 7]

El émbolo de la jeringa se coloca en la división 9. Se conecta el manómetro en el tubo recipiente y se corrige la posición cero con la jeringa. Se lee la división de la jeringa d1. Este es el estado inicial de la transformación, el estado siguiente se obtiene enfriando hasta que el émbolo de la jeringa quede aproximadamente en 1 ml.

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