Ley De Voyle

Ley de Boyle

Objetivo

• Determinar el cambio de volumen de una columna de aire en función en cambio de presión a temperatura constante.

• Comprobar la Ley de Boyle-Mariotte.

• Observar cómo varía el volumen que ocupa un gas al modificar la presión a la que se encuentra

Marco teórico

Los átomos y moléculas, en el estado gaseoso, se comportan como centros puntuales de masa que sólo en el rango de las altas presiones y bajas temperaturas son afectadas por las fuerzas atractivas. Fuera de estos límites, las propiedades físicas de un gas se deben principalmente al movimiento independiente de sus moléculas.

Si se considera a un gas contenido en un recipiente, la presión que éste ejerce es la fuerza por unidad de área sobre las paredes debida a los impactos elásticos de las moléculas.

Robert Boyle descubrió en 1662 la relación matemática entre la presión y el volumen de una cantidad fija de gas 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) (13.1)

La magnitud de la constante k es función de la cantidad química de gas y de la temperatura.

Para dos estados diferentes 1 y 2, la ley implica:

P1V1 = P2 V2 (13.2)

Es decir, si se explora el comportamiento físico de un gas de acuerdo con la ley de Boyle y asumiendo comportamiento ideal, se puede concluír que, a temperatura constante:

Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se reduce a la mitad.

Si el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce en un tercio.

Es usual en los experimentos sobre la ley de Boyle obtener un conjunto de datos de presión y volumen, los cuales se pueden representar gráficamente para obtener el valor de k. Un gráfico de P versus V (figura 13.1) da como resultado la hipérbola característica que corresponde a la ecuación 13.1. Si se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada línea, éstas curvas se denominanisotermas.

Figura 13.1 Representación gráfica de la ley de Boyle

Para encontrar el valor de k, se representa la presión como una función del inverso del volumen con el fin de obtener una línea recta (figura 13.2). Aplicando el método de los mínimos cuadrados se puede tener el mejor estimativo de k.

Materiales y métodos:

• Se usó una bureta de 50ml.

• Dos soportes universales

• Una regla de un metro de longitud

• Probeta graduada

• Equipo de venoclisis

• Dos Pinzas universales

Procedimientos:

• Se hecho cierta cantidad de agua a la bureta

• Se utilizó el equipo de venoclisis para conectarla con la bureta

• Se tomó el soporte universal junto con la pinza universal para sostener la bureta

• Se utilizó el segundo soporte universal para sostener la regla con la pinza universal

• Se abrió la llave de la bureta hasta que el agua se nivele.

• Luego de nivelarla se cierra la llave y luego se mide con la ayuda la cantidad de variación en la bureta graduada cuando se eleva o desciende el tubo de venoclisis la cantidad que se eleva es cada 10 centímetros hasta llegar 80 centímetros por arria del punto de partida y 80 centímetros por debajo del punto de partida

Resultados:

Se anotó la cantidad a la que asciende o desciende el agua y también se aplicó algunas fórmulas propias de la ley de Boyle

Se midió con la probeta graduada la cantidad de volumen muerto que contenía la bureta y la cantidad fue de 4.2 ml.

La presión de agua a una temperatura de 20 grados centígrados es de 17.55 mmhg

VM= 4,2 Bureta (ml) = 50

h (cm) L (ml) V (ml) V (L) P (mmhg) Se resta presión de vapor de agua P (atm) P*V 1/V

80 20 34.2 0.0342 764.701493 747.1514925 0.98309407 0.03362182 29.2397661

70 19.7 34.5 0.0345 757.238806 739.688806 0.97327474 0.03357798 28.9855072

60 19.4 34.8 0.0348 749.776119 732.2261194 0.96345542 0.03352825 28.7356322

50 19.1 35.1 0.0351 742.313433 724.7634328 0.9536361 0.03347263 28.4900285

40 18.7 35.5 0.0355 734.850746 717.3007463 0.94381677 0.0335055 28.1690141

30 18.5 35.7 0.0357 727.38806 709.8380597 0.93399745 0.03334371 28.0112045

20 18 36.2 0.0362 719.925373 702.3753731 0.92417812 0.03345525 27.6243094

10 17.7 36.5 0.0365 712.462687 694.9126866 0.9143588 0.0333741 27.3972603

0 17 37.2 0.0372 705 687.45 0.90453947 0.03364887 26.8817204

-10 16.6 37.6 0.0376 697.537313 679.9873134 0.89472015 0.03364148 26.5957447

-20 16.2 38 0.038 690.074627 672.5246269 0.88490082 0.03362623 26.3157895

-30 15.9 38.3 0.0383 682.61194 665.0619403 0.8750815 0.03351562 26.1096606

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