REPORTE DE LA PRÁCTICA # 2 “LEYES DE LOS GASES”

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

QUÍMICA APLICADA

REPORTE DE LA PRÁCTICA # 2  “LEYES DE LOS GASES”

INDICE

OBJETIVO

         El alumno demostrará con los datos obtenidos en el laboratorio, las leyes de Boyle, de Gay-Lussac y la ley Combinada del estado gaseoso.

MARCO TEÓRICO

         Las leyes de los gases

El volumen de un gas depende mucho de la presión y de la temperatura. Por tanto, es necesario determinar una relación entre el volumen, la presión, la temperatura y la masa del gas. A ésta relación se le llama ecuación de estado. La palabra estado, en este caso, se refiere a la condición física de un sistema. Si el estado de un sistema cambia se debe a que una o más de una de sus variables de estado (P, V y T) han cambiado.

Ley De Boyle

Para una cantidad determinada de gas, se encuentra que, con muy buena aproximación, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se la aplica cuando se mantiene constante la temperatura. Es decir:

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Donde el símbolo α significa “proporcional a…”, se puede cambiar por el símbolo de igualdad.

Entonces, si la presión sobre un gas se duplica, el volumen se reduce a la mitad de su valor original. Esta relación se conoce como ley de Boyle, en honor de Robert Boyle (1627-1691).                                                                                                        La ley de Boyle también se puede escribir en la siguiente forma:

P1V1= K1

K1 es la constante que equivale a n número de moles, R la constante de los gases y T la temperatura, todo esto en el estado inicial del gas.

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En la siguiente figura se muestran dos formas convencionales de expresión gráfica de los descubrimientos de Boyle. La figura a es una gráfica de la ecuación PV=K; la figura b es una gráfica de la ecuación equivalente P = K x  esta última es una ecuación lineal de la forma y=mx +b, donde b = 0 y m = k1. [pic 5]

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Entonces, tenemos que para una muestra de un gas bajo dos conjuntos de condiciones distintas a temperatura constante, tenemos:

P1V1= P2V2

Ley De Charles – Gay Lussac

La temperatura también afecta el volumen de un gas y los primero en estudiar este comportamiento fueron Joseph Gay – Lussac (1778 – 1850) y el francés Jacques Charles (1746 -1823), éste último encontró que cuando la presión no es demasiado alta, y se mantiene constante, el volumen de un gas aumenta con la temperatura casi en forma constante. Así, con mucha aproximación, el volumen de determinada cantidad de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, cuando la presión se mantiene constante. Esto es lo que se conoce como ley de Charles, y se puede formular:

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Y se puede representar de la siguiente manera:

 = K1[pic 8]

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Al igual que en el caso anterior de la temperatura constante, si la presión se mantiene constante y varían el volumen y la temperatura, K mantendrá el mismo valor, por lo tanto:

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Ley ideal y general del estado gaseoso.

Las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac se obtuvieron  mediante una técnica muy útil en la investigación, que consiste en mantener constantes una o más variables para ver con claridad los efectos de cambiar el valor de otra variable. Estas leyes se pueden combinar en una relación única, más general, entre la presión, el volumen y la temperatura de una cantidad fija de un gas. Por último, debemos tener en cuenta el efecto de la masa del gas presente. En realidad, los experimentos precisos muestran que a temperatura y presión constantes, el volumen V de un gas encerrado aumenta en proporción directa a la masa m del gas presente. Por tanto, se puede escribir:

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Esta proporción se puede transformar en una ecuación si se le agrega una constante de proporcionalidad.  Los experimentos demuestran que dicha constante tiene distintos valores para diferentes gases. Sin embargo, sucede que es la misma para todos, si en lugar de la masa m, usamos el número de moles n. En general, el número de moles, en una muestra dada de una sustancia pura es igual a su masa m en gramos dividida entre su masa molecular M en gramos/mol:

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Ya podemos escribir la proporción anterior como una ecuación:

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