La ley de los gases ideales y determinar el cero absoluto.

INTRODUCCIÓN.

En el presente informe analizaremos experimentalmente la relación entre el volumen, presión y temperatura en un proceso, además se estudiara la ley de los gases ideales y se determinara el cero absoluto.

Mediante tres sencillas actividades aplicaremos conocimientos claves de las leyes de los gases para encontrar relaciones matemáticas y trazar gráficos para describir los procesos.  

Se mostraran los materiales utilizados y las instrucciones para llevar a cabo los objetivos de laboratorio.

1. OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL

Al finalizar las actividades debemos ser capaces de analizar experimentalmente la relación entre el volumen, presión y temperatura. Estudiar la ley de los gases ideales y determinar el cero absoluto.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Encontrar la relación matemática entre el volumen y la presión a T=cte.
• Encontrar la relación matemática entre volumen y temperatura de un gas. Si P=cte.
• Encontrar la relación matemática entre presión y temperatura de un gas. Si V=cte.
• Graficar cada una de las relaciones matemáticas a partir de datos experimentales.
• Determinar el número de moles que participan en cada uno de los sistemas.
• Determinar experimentalmente el valor del cero absoluto.
• Comparar el resultado con literatura y calcular su porcentaje de error.
• Analizar los resultados aplicando las leyes de los gases ideales.

1. MATERIALES Y REACTIVOS.

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[pic 2]

1. PROCEDIMIENTOS.

4.1 LEY DE BOYLE

- Verter una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector. Introducir el extremo del conector en uno de los extremos de la manguera que se incluye con el sensor de presión.  

-  Alinear el conector con el sensor de presión. Introducir el conector en el puerto del sensor y girar el conector hacia la derecha hasta que se ajuste con un clic.

- Comprobar que la jeringa y el sensor de presión estén herméticos, ajustando el volumen de aire entre 20mL y 10mL. El sistema se colocará más rígido a medida que el volumen disminuye.

- Ajustar el volumen de aire en la jeringa hasta 20mL.

- Encender el computador y, a través del programa DataStudio, registrar los datos de cambio de volumen y presión.

- Presionar el pistón de la jeringa cada 2mL, disminuyendo el volumen y aumentando la presión sobre el gas contenido en ella.

- Iniciar toma de datos. Para esto: al hacer clic en “comenzar”, el botón cambiará a “conservar” y la tabla mostrará el valor de la presión correspondiente al primer volumen. Repetir procedimiento anterior siete veces más.

[pic 3]

1.  LEY DE CHARLES

- Medir el volumen del recipiente metálico. En primer lugar, llenar el recipiente hasta el borde de agua y  se tapar.  

- Registrar el volumen del agua contenida en el recipiente graduado como volumen total del recipiente metálico y tubo de plástico.  

- Llenar de agua las ¾ partes de un recipiente de 1000mL. Introducir el sensor de temperatura en el agua. Situar el recipiente sobre el calentador eléctrico, sin calentar el agua todavía.

- Preparar el motor de calor. Fijar el tubo al sensor de presión con una abrazadera. Situar el motor de calor sobre un lado, de modo que el cilindro esté horizontal. Poner el pistón en la marca correspondiente a cero mm.  

- Preparar los tubos que conectan el motor de calor al recipiente metálico (la preparación del recipiente metálico no fue necesaria)

- Conectar el conector de ajuste rápido a una de las conexiones situada en la base del motor de calor.  

- Conectar el sensor de presión a la otra conexión del motor de calor. Introducir el conector en el puerto y se girarlo hacia la derecha hasta que se ajuste.

 - Introducir el recipiente metálico en el baño de agua e iniciar el calentamiento.

CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

- Encender la interfaz y el computador.

- Abrir el programa “DataStudio” y se seleccionar “Crear Experimento”

- Conectar el sensor de temperatura en el Canal A de la interfaz.

- Crear un gráfico de Temperatura v/s Desplazamiento.

- La toma de datos se fija en 10 Hz, utilizando “Manual Sampling” (Data Studio) para registrar los datos temperatura y desplazamiento.

-  Iniciar toma de datos con el pistón en 0mm y el cilindro sumergido en el baño de agua fría.

- El primer valor de la temperatura aparece en la tabla junto a “0” en la columna correspondiente a volumen.

- Observar el pistón. Cuando alcance la marca de 3mm, hacer clic en “conservar” para registrar el valor de la temperatura.

- Repetir este procedimiento cada 3mm, hasta obtener 8 datos.

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1.  LEY DE GAY LUSSAC

-Conectar un sensor de presión a un recipiente metálico tapado.  

- Introducir el recipiente metálico en un baño de agua, dejándolo completamente sumergido por la acción de una pinza metálica.

- Sumergir un sensor de temperatura en el baño de agua e iniciar el calentamiento.

- Registrar datos de presión y temperatura. La toma de datos es similar al caso anterior. El número a registrar es de 8 datos, los cuales son suficientes para generar una buena gráfica.  

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1. ANÁLISIS DE RESULTADOS  

5.1 LEY DE BOYLE:

Tabla 1: P v/s 1/V

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• Identifique en la gráfica las variables asociadas, pendiente y su significado.

Gráfico 1: P v/s 1/V

[pic 7]

En el gráfico participan la Presión y la inversa de Volumen.

Pendiente=m= [pic 8]

Donde, P es presión del gas en kPa y V es volumen del gas en mL.

La pendiente indica el cambio de presión con respecto al cambio de la inversa del volumen (a temperatura constante)

• Exprese la ecuación de la recta de acuerdo a la gráfica obtenida utilizando las variables de trabajo.

 (*)[pic 9]

Donde, P es presión del gas y V es volumen del gas.

• Determine el número de moles del sistema.

(Usando ley de los gases ideales)

[pic 10]

En (*) m=1820  = 0,0179 atm*L[pic 11]

Y b=12.6 kPa * = 0,12 atm[pic 12]

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