La Locomocion

PRACTICA 2 LEYES DE LOS GASES

Objetivo:

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

Consideraciones Teóricas

GASES

Muchas sustancias familiares para nosotros existen a temperatura y presión normal en forma gaseosa, éstas incluyen muchos elementos (H2, N2, O2, F2, Cl2 y gases nobles) y una gran variedad de compuestos. En condiciones apropiadas las sustancias que ordinariamente son líquidos o sólidos también puede existir estado gaseoso y se conocen como vapores. Por ejemplo, la sustancia H2O es común encontrarla como agua líquida, hielo o vapor de agua. Con frecuencia, una sustancia existe en las tres fases o estados de agregación de la materia al mismo tiempo. Un envase térmico puede contener una mezcla de hielo y agua a 0 (C y tener una cierta presión de vapor de agua en la fase gaseosa sobre el líquido y la fase sólida. En condiciones normales, los tres estados de la materia difieren entre sí.

Los gases se diferencian en forma marcada de los sólidos y los líquidos en varios aspectos. Un gas se expande hasta llenar el recipiente en el cual está contenido. En consecuencia, el volumen de un gas es dado al especificar el volumen del recipiente que lo contiene. El volumen de los sólidos y los líquidos no está determinado por el recipiente. La conclusión acerca de esto es que los gases son altamente compresibles. Cuando se aplica una presión a un gas su volumen se contrae con facilidad. Los líquidos y los sólidos, no son muy compresibles.

LEY DE BOYLE

Esta ley fue formulada por el químico irlandés Robert Boyle (1627-1691) y describe el comportamiento del gas ideal cuando se mantiene su temperatura constante (trasformación isotérmica).

En 1662 reportó los resultados de sus experimentos llegando a la conclusión de que “el volumen de una cantidad fija de un gas a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión del gas”

Se puede verificar experimentalmente que al aumentar la presión, a temperatura constante, el volumen disminuye y cuando disminuye la presión, el volumen aumenta.

LEY DE CHARLES

Jacques Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante, observó que cuando la temperatura aumentaba, el volumen aumentaba, y cuando la temperatura disminuía, se reducía también el volumen.

"A presión constante, el volumen de una muestra de gas, es directamente proporcional a la temperatura".

LEY DE GAY-LUSSAC

Esta ley muestra la clara relación entre la presión y la temperatura con el volumen lleva el nombre de quien la enuncio en el año 1800.La ley expresa que al aumentar la temperatura, las moléculas del gas comienzan a moverse muy rápidamente aumentando su choque contra las paredes del recipiente que lo contiene. Gay-Lussac descubrió que, no importa el momento del proceso el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor, o sea es constante. La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.

Las temperaturas siempre deben ser expresadas en Kelvin para esta ley.

Conclusión: Al aumentar la temperatura aumenta la presión y al disminuir la temperatura disminuye la presión.

LEY COMBINADA DE LOS GASES

A partir de la ley combinada podemos calcular la forma como cambia el volumen o presión o temperatura si se conocen las condiciones iniciales (Pi,Vi,Ti) y se conocen dos de las condiciones finales.

P = Presión (atmósferas)

V = Volumen

n = Número de moles

ν = V/n = Volumen molar, el volumen de un gmol de gas

T = Temperatura (K)

R = constante de los gases (8,314472 J/mol•K) o (0,0821 atm•L/gmol•K)

Modelo Matemático Ideal - Ley del gas ideal

La ecuación de los gases ideales realiza las siguientes aproximaciones:

1. Considera que las moléculas del gas son puntuales, es decir que no ocupan volumen.

2. Considera despreciables a las fuerzas de atracción-repulsión entre las moléculas.

LA LEY DE LOS GASES IDEALES

La ley de Avogadro establece que para un gas a temperatura y presión constantes, el

Volumen es directamente proporcional al número de moles del gas. Cuando esta ley se

Combina con el trabajo previo de Boyle y Charles, emerge la ley del gas

Ideal.

PV = nRT

P = presión

V = volumen

N = número de moles

T = temperatura absoluta

R = constante universal de los gases.

Cuando la presión esta expresada en kilo pascales (kPa), la temperatura en Kelvin (K), y el volumen en litros (L), R tiene un valor de 8.31 L *kPa/K* mol. El valor de R cambia si la presión está expresada en otros términos.

Aunque un gas ideal no existe, la mayoría de los gases se comportan como ideales excepto bajo condiciones de muy baja temperatura o de muy alta presión.

Materiales

1 vaso de precipitado de 250 ml.

1 agitador

2 pesas de plomo

1 anillo

1 mechero

1 pinza universal

1 tela con asbesto

1 jeringa de plástico graduada de 10 ml. herméticamente cerrada

1 pinzas para vaso de precipitados.

Datos

P DF = 585 mmHg

m émbolo = 8g.

D int = 1.82 cm

760 mmHg = 1.013X106 dina/ cm2

P = f/A = m * g/A émbolo

DESARROLLO EXPERIMENTAL

|Primera parte.|

1. Monte la jeringa como se indica en la figura

2. Presione ligeramente el embolo, este regresará a un volumen inicial V0 correspondiente a una presión inicial V0.

P0 = PDF +P Embolo a temperatura ambiente

P Embolo= = = D = 1.82 cm Aemb=π(0.91cm)2

P embolo= ((8g )(981 cm/s2))/( (3.1416)( (1.82 cm)/2)ˆ2) = 3016.6 dinas/cm2

PDF= (585mmHg/1) (1.013x106 dinas)/760mmHG= 779743.4 dinas/cm2

P0 = 779743.4 dinas/cm2

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