Herencia Programable

OBJETIVO:

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

ANTECEDENTES:

Se llama gas a toda sustancia en estado gaseoso. Los gases se caracterizan por su facilidad de difusión y la gran capacidad de expansión y compresión que tienen, por ellos tiendes a adoptar la forma del recipiente que los contienen y a ocupar todo el volumen disponible.

La teoría cinético-molecular de la materia que las moléculas de los gases se mueven libremente ya que las fuerzas de cohesión entre ellas son prácticamente nulas. Este movimiento es desordenado (caótico), las moléculas se mueven en todas direcciones, chocando unas con otras y con las paredes del recipiente, por ello los gases han de recogerse en recipientes cerrados para que no se escapen.

Los Choques de las moléculas de un gas con las paredes del recipiente provocan en éstas una presión que depende de la velocidad de las moléculas y del número de choques por unidad de tiempo.

LEY DE BOYLE

Boyle tomó un tubo largo de vidrio curvado en forma de J con la rama corta de la J sellada. Luego vertió mercurio en el tubo, reteniendo aire en la rama corta de la J. Cuanto más mercurio agregaba, más se comprimía el aire. Boyle concluyó que el volumen de una cantidad determinada de gas (en el aire en este caso) disminuye cuando la presión aumenta. Los datos de Boyle forman una línea recta cuando graficamos la presión en función 1/volumen. Este resultado implica que, para una cantidad dada de gas a temperatura constante, el volumen es inversamente proporcional a la presión:

V=1/P P=1/V

Estas dos relaciones equivalentes se conocen como la ley de Boyle. La ley que implica que si comprimimos un gas a temperatura constante a la mitad de su volumen inicial. Podemos escribir la ley de Boyle como P = constante / V y luego reordenar esta ecuación en PV = constante.

LEY DE CHARLES

J.A.C. Charles observó el efecto de la temperatura sobre el volumen de un gas. Charles encontró que el volumen de varios gases se expandía la misma fracción cuando los sometía al mismo cambio de temperatura. Poco después descubrió que si un volumen dado de cualquier gas a 0 C se enfriaba 1 C, el volumen se reducía 1/273; si se enfriaba 2 C, disminuía 2/273; si se enfriaba 2 C, 20/273, y así sucesivamente. Como por cada grado de enfriamiento, el volumen se reducía 1/273, llegó a la conclusión de que cualquier cantidad de gas tendría un volumen cero si se pudiera enfriar a -273 C. Desde luego que ningún gas real se puede enfriar a -273 C, por la sencilla razón de que se licuaría antes de alcanzar esa temperatura.

Sin embargo, se hace referencia a -273ºC (con más precisión, -273.15ºC) como cero absoluto de temperatura; esta temperatura es el punto cero en la escala kelvin y es la temperatura a la cual el volumen de un gas ideal, o gas perfecto, seria igual a cero. Entonces la ley de Charles se enuncia como:

“A presión constante, el volumen de una masa fija de cualquier gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta”, lo cual se puede expresar como:

V_1/T_1 =V_2/T_2

Esto significa que el volumen de un gas varía en forma directa con la temperatura absoluta cuando la presión permanece constante. La ecuación de la Ley de Charles puede escribirse como: V=Kt o V/T=k (a presión constante) Donde k es una constante para cierta masa de gas. Si la temperatura absoluta de un gas se duplica, el volumen también se duplicará.

LEY DE GAY-LUSSAC

El estado de un gas, es decir, las propiedades que presenta en casa situación, viene determinado por tres magnitudes: la presión, el volumen y la temperatura, que se denominan variables de estado. Así, si un gas evoluciona desde una situación a otra en la que la presión, el volumen y la temperatura sean iguales a las de la situación inicial, el resto de las propiedades del gas en una situación también serán iguales en la otra.

Los gases ideales, por definición, cumplen las leyes de Gay-Lussac a cualquier temperatura y su presión disminuirá con aquella pudiendo incluso anularse. La temperatura a la que se anularía la presión, e igualmente el volumen, de un gas ideal, calculada a partir de estas leyes, resultó ser de -273 C; por ello, esta temperatura recibió el nombre de “Cero absoluto de temperaturas”, ya que es la más baja que podría alcanzarse (por debajo de ella la presión y el volumen de un gas ideal alcanzarían valores negativos).

Primera ley de Gay-Lussac: A presión constante, los volúmenes de una determinada masa de gas son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

Segunda ley de Gay-Lussac: A volumen constante las presiones de una determinada masa de gas son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES

La ecuación de estado establece la relación existente entre las tres variables de estado: la presión, el volumen y la temperatura.

Supongamos que un gas evoluciona desde un estado caracterizado por la presión P1, la temperatura T1 y el volumen V1, hasta otro estado en el que los valores que alcanzan estas magnitudes son P2, T2 y V2, respectivamente. Esta transformación se puede llevar acabo mediante una transformación a temperatura constante seguida de otra presión constante (o a volumen constante); aplicando la ley de Boyle-Mariotte y la primera ley de Gay-Lussac (o la segunda), se obtiene:

(P_1 V_1)/T_1 =(P_2 V_2)/T_2

MATERIAL:

1 Vaso de precipitados de 250 mL.

1 Agitador.

2 Pesas de plomo.

1 Mechero.

1 Anillo.

1 Pinza universal.

1 Tela de asbesto.

1 Jeringa de plástico graduada de 10 mL herméticamente cerrada.

1 Termómetro.

1 Pinzas para vaso de precipitados. DATOS:

P DF = 585 mmHg

m Émbolo = 8 g

D Int = 1.82 cm

760 mmHg = 1.013x106 dinas / cm2

P = f / A = m * g / A Émbolo

DESARROLLO:

PRIMERA PARTE

Monte la jeringa como se indica en la figura 1.

Presione ligeramente el émbolo, éste regresará a un volumen inicial V_0 correspondiente a una presión inicial P0.

P_0=P_( DF)+P_( Émbolo a temperatura ambiente)

Ponga arriba del émbolo la pesa más pequeña y con precaución presione ligeramente; el émbolo regresará a su volumen V_1, correspondiente a una presión P_1.

P_1=P_0+P_( Pesa1)

Quite la pesa pequeña y ponga la más grande, presione ligeramente y anote V_2 para una presión P_2.

P_2=P_0+P_( Pesa

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