Práctica 5

PRACTICA 5: LEYES DE LOS GASES

1.      OBJETIVOS

Comprobación experimental de las leyes de los gases. Leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac.

2.  APRENDIZAJES ESPERADOS: Que la/el alumna/o:

1. Analice la dependencia entre las variable temperatura, volumen y presión involucradas en el proceso termodinámico de un gas ideal (aire).

2. Conozca otros aparatos y sus principios físicos, para medir las propiedades termodinámicas.

3. Determine las incertidumbres de sus resultados y compare éstos con valores conocidos.

   - hacer un resumen sobre estos temas.

Figura 1. Material de la práctica

3. INTRODUCCIÓN

Si tenemos un gas ideal contenido en un cierto recipiente, su volumen V, su temperatura T (en Kelvin), y su presión P, obedecen a la siguiente relación:

                                                                                                 (1)

Además, esas variables están relacionadas entre sí por la ecuación de estado, o ley de gas ideal, expresada por:

                                                                                                          (2)

donde n es el número de moles de gas contenido en el volumen, y R es conocida como la constante universal de los gases. Dependiendo de las unidades de la presión y el volumen, R tiene los siguientes valores:

            J mol^-1 K^-1                                                             (3)

     l atm mol^-1 K^-1

           

Si mantenemos la temperatura del gas constante, la ecuación 1 se denomina la Ley de Boyle:

                                                                                                             (4)

                                                          

Si el volumen del gas es mantenido constante, entonces la ecuación 1 se denomina en la Ley de Gay-Lussac:

                                                                                                                (5)

Mientras que si la presión es la que se mantiene constante, entonces la ecuación 1 se denomina en la Ley de Charles:

                                                                                                                (6)

4   MATERIALES.

5. PROCEDIMIENTO

Ley de Boyle

Con la jeringa desconectada del sensor llevar el émbolo hasta la marca de 20 ml, luego conectarla.

Mueva el embolo hasta la posición 10 ml, mantenga firme el émbolo hasta que vea que el valor de la presión se ha estabilizado. Anote en una tabla los valores de volumen y presión.

Repita el procedimiento anterior para distintos valores de volumen. Para cada marca de la jeringa, de 5 a 35 ml.

No olvidar mencionar sus datos iniciales: Temperatura de trabajo, volumen inicial, etc.

Nota:Un error que podemos cometer en esta parte de la práctica es no considerar el pequeño volumen que queda entre el sensor y la punta de la jeringa, calcúlalo y súmalo a cada uno de los valores para obtener resultados más exactos.

Ley de Gay-Lussac

Colocar 600 ml de agua destilada en el vaso y ponerlo sobre el calentador apagado.

Colocar el cilindro previamente tapado dentro del vaso, a modo que en su mayor parte este dentro del agua y no toque el fondo ni la pared del vaso.

Conectar con la manguera al sensor de presión.

Se coloca también el sensor de temperatura en el agua. Encienda el calentador e inicie el proceso de adquisición para valores de temperatura y presión.

Ley de Charles

Colocar 600 ml de agua destilada en el vaso y ponerlo sobre el calentador apagado. Colocar el cilindro previamente tapado dentro del vaso, a modo que en su mayor parte este dentro del agua y no toque el fondo ni la pared del vaso.

Conectar con la manguera al pistón de pruebas y este a su vez al sensor de presión. El pistón de pruebas se coloca horizontalmente. Colocar el sensor de temperatura en el agua.

Encienda el calentador e inicie el proceso de adquisición para valores de temperatura y presión.

Anote en una tabla aparte los datos de presión y temperatura para cada marca en el pistón, para ver la relación entre volumen y temperatura.

6. ANALISIS Y DISCUSION DE LOS RESULTADOS

Para cada parte de la práctica examine los pares de datos y construya las gráficas correspondientes. A partir de ellas evalúe qué relación matemática utilizaría para ajustar los datos en cada uno de los casos.

Verifique qué tipo de proporcionalidad existe entre las variables medidas en cada caso; ¿es parecido al de un gas ideal? Explique.

¿Se cumplen las leyes de Boyle, Gay Lussac, y Charles?

Con los datos de este experimento podrías determinar la temperatura del cero absoluto, en grados Celsius. Con que parte del experimento y que hay que hacer para aproximarnos mejor.