Gases

ESCUELA POLITCNICA DEL EJERCITO LATACUNGA

INFORME DE PRCTICA DE GASES

CARRERA: Petroqumica

PARALELO: B

NIVEL: PRIMERO

UNIDAD DIDACTICA: 1

TEMA: Propiedades De Los Gases

INFORME No: 1

INTEGRANTES:

1. Araque Morales Alba Jazmn 2. Flores Pinto Paul Jonathan 3. Snchez Morales Rafael Eduardo 4. Segura Riera Jonathan Ismael 5. Teneda Gallardo Francisco Israel

2013-2014

ndice De Contenidos OBJETIVOS GENERALES: ......................................................................................................................................5

LEY DE BOYLE PRESIN Y VOLUMEN. ..................................................................................................................5

OBJETIVOS ESPECIFICOS: .....................................................................................................................5

MARCO TEORICO .......................................................................................................................................5

Ilustracin 2 globo a 1 atm de presin y 7.336 L .............................................................................................7

Ilustracin 3 Globo a 10 atm. y 733.6 mL ........................................................................................................7

Tabla 1. Presin vs volumen gas ideal 1 ..........................................................................................................8

Tabla 2. Presin vs volumen gas ideal 8 ..........................................................................................................9

Tabla 3. Presin vs volumen N2 ......................................................................................................................9

ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS .........................................................................................................9

Conclusiones: ............................................................................................................................................. 10

Cuestionario: .............................................................................................................................................. 11

LEY DE CHARLES: TEMPERATURA Y VOLUMEN ........................................................................... 12

OBJETIVOS ESPECIFICOS: .................................................................................................................. 12

MARCO TERICO: ................................................................................................................................... 12

Ilustracin 5. Gas ideal1 con la temperatura inicial de 100C ...................................................................... 14

Ilustracin 6. Gas ideal 1 con temperatura de 500C ................................................................................... 14

Ilustracin 8. Gas real N2 a temperatura de 100C ...................................................................................... 14

Ilustracin 7. Gas ideal 1 con temperatura de 1000C ................................................................................. 14

Ilustracin 10. Gas real N2 con temperatura de 926.85C ........................................................................... 14

Ilustracin 9. Gas real N2 con temperatura de 500C .................................................................................. 14

Tabla 4. Volumen vs temperatura Gas ideal 1. ............................................................................................ 15

Tabla 5. Volumen vs temperatura Gas N2 ................................................................................................... 15

Anlisis y discusin de resultados .......................................................................................................... 16

CONCLUSIONES: ..................................................................................................................................... 17

LEY DE AVOGADRO: MOLES Y VOLUMEN ....................................................................................... 18


MARCO TERICO: ................................................................................................................................... 18

Ilustracin 12. Al iniciar la prctica el nmero de moles es de 0.1 y su volumen 1.223 .............................. 19

Ilustracin 13. Al aumentar el nmero de moles a 0.3 el volumen crece a 3.668 ....................................... 19

Ilustracin 14. A lo que el nmero de moles llega a 0.5 moles tiene un volumen de 6.113. ...................... 20

Anlisis y discusin de resultados ................................................................................................................ 20

CONCLUSIONES: ........................................................................................................................................... 20

Derivacin De La Ley de los Gases Ideales ................................................................................................... 22

MARCO TERICO .................................................................................................................................... 22

Ilustracin 17. Gas con una presin de 2 atm .............................................................................................. 24

lustracin 16. Globo con 1 atm .................................................................................................................... 24

Ilustracin 18. Gas con 12 atm ..................................................................................................................... 24

Ilustracin 19. Gas con una presin de 15 atm. ........................................................................................... 24

CONCLUSIONES ...................................................................................................................................... 25

Ilustracin 23. Si la temperatura aumenta el volumen tambin lo hace. .................................................... 26

Ilustracin 22.Temperatura de 298K tiene un volumen de 2.445L. ............................................................. 26

Ilustracin 25.Si aumenta la cantidad de moles aumenta el volumen tambin lo hace. ............................ 27

Ilustracin 24.Con un 0.1 moles del gas se tiene 2.445 L. ........................................................................... 27

LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES ............................................................................................... 29

Objetivos ..................................................................................................................................................... 29

Marco Terico ............................................................................................................................................ 29

Ilustracin 26. Ley de Dalton gas ideal 1 ...................................................................................................... 30

Ilustracin 28. Ley de Dalton Gas Ideal 3 ..................................................................................................... 31

Conclusiones: ............................................................................................................................................. 32

GASES IDEALES VERSUS GASES REALES. ........................................................................................................... 36


MARCO TEORICO: ................................................................................................................................... 36

Ilustracin 30. T baja, P baja......................................................................................................................... 37

Ilustracin 31. T baja, P alta ......................................................................................................................... 37

Ilustracin 33. T alta, P alta .......................................................................................................................... 38

Ilustracin 32. T alta, P bajo ......................................................................................................................... 38





CONCLUSIONES: ..................................................................................................................................... 41

EFECTOS DE LA MASA SOBRE LA PRESIN ....................................................................................................... 42

OBJETIVOS ESPECIFICOS: .............................................................................................................................. 42

MARCO TEORICO .................................................................................................................................... 42

Ilustracin 38. Cilindro con el pistn sin masa Ilustracin 39. Cilindro con masa sobre el pistn 43

CONCLUSIONES: ..................................................................................................................................... 44

Bibliografa........................................................................................................................................................ 46

5

OBJETIVOS GENERALES:

Reconocer el comportamiento de los gases por medio de las leyes que los rigen.

Utilizar la herramienta virtual (Chemlab) para realizar experimentos que comprueben las leyes de los gases.

Practica 5.1 LEY DE BOYLE PRESIN Y VOLUMEN.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Comprobar que a temperatura constante la presin es inversamente proporcional a su volumen

Analizar el comportamiento de los gases y comprobar las leyes que los rigen por medio de la prctica virtual.

MARCO TEORICO

Boyle demostr que a temperatura constante la presin es inversamente proporcional a su volumen. Sus experimentos fueron llevados a cabo con aire en los cuales utilizo una bomba de aire, en la cual dedujo que a medida que la presin aumentaba disminua el volumen del gas obteniendo la siguiente ecuacin:

Dnde: P es la presin del gas V es el volumen del gas El valor de la constante depende de las condiciones iniciales Boyle perfecciono sus estudios llevando acabo la siguiente ecuacin:

Donde los subndices 1 y 2 se refieren a diferentes estados fsicos de la misma muestra de gas manteniendo la temperatura constante. La ley de Boyle es aplicable en casi todos los gases excepto en los gases en los cuales la temperatura es demasiado baja con lo cual el gas se condensa.

6

Reactivos:

Gas ideal 1

Gas Ideal 8

Gas N2

Materiales

Globo

Procedimiento

1. La prctica virtual se inicia con un globo en la cmara, est lleno con 0,300 moles, temperatura 298 k, presin de 1 atm. y volumen de 7,336 L, los cuales pueden ser modificados al hacer clic en los dgitos de las pantallas liquida o con la ayuda de la palanca ubicada a la izquierda se debe modificar nicamente los datos de presin y volumen.

2. Llene el globo con el gas ideal 1 y presione save (guardar), comience a llenar el globo desde 1 atm. hasta 10atm, presione stop para detener y dejar de registrar los datos estos datos se guardaran en el libro de trabajo los cuales se podrn utilizar posteriormente.

3. Repetir el procedimiento con el gas ideal 8 y con el gas N2 que se encuentran en el almacn virtual(bloc de notas) los cuales al inicio de prctica se encuentran en las mismas condiciones de presin, temperatura, volumen, y numero de moles la nica variacin que se va a encontrar es en el peso molecular el cual vara dependiendo del gas utilizado

4. Finamente se debe realizar una tabla con los datos que se obtuvieron en la prctica los cuales fueron guardados en el libro de trabajo, la tabla debe ser de volumen en el eje X y presin en el eje Y.

7

Imgenes

Ilustracin 2 globo a 1 atm de presin y 7.336 L

Ilustracin 3 Globo a 10 atm. y 733.6 mL

8

7,34E+06

3,67E+06

2,45E+06

1,83E+06

1,47E+06

1,22E+06

1,05E+06

9,17E+05

8,15E+05

7,34E+05

Presion 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

2

4

6

8

10

12

Pre

sio

n

Gas ideal 1

Volumen

Clculos

Gas ideal 1

Tabla 1. Presin vs volumen gas ideal 1

Gas ideal 8

7,34E+06

3,67E+06

2,45E+06

1,83E+06

1,47E+06

1,22E+06

1,05E+06

9,17E+05

8,15E+05

7,34E+05

Presion 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

2

4

6

8

10

12

Pre

sio

n

Gas Ideal 8

Volumen

9

Tabla 2. Presin vs volumen gas ideal 8

Gas ideal N2

Tabla 3. Presin vs volumen N2

ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

Gas ideal 1: V (L) P (atm) T (K) n 7.335895e0 1.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 3.667947e0 2.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 2.445298e0 3.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.833973e0 4.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.467179e0 5.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.222649e0 6.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.047985e0 7.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 9.169869e-1 8.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 8.150995e-1 9.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 7.335895e-1 1.000000e1 2.980000e2 3.000e-1

7,33E+06

3,67E+06

2,44E+06

1,83E+06

1,47E+06

1,22E+06

1,05E+06

9,16E+05

8,14E+05

7,32E+05

Presion 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

2

4

6

8

10

12

PR

ESIO

N

Gas N2

Volumen

10

Gas ideal 8 V (L) P (atm) T (K) n 7.335895e0 1.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 3.667947e0 2.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 2.445298e0 3.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.833973e0 4.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.467179e0 5.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.222649e0 6.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.047985e0 7.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 9.169869e-1 8.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 8.150995e-1 9.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 7.335895e-1 1.000000e1 2.980000e2 3.000e-1

Gas ideal N2 V (L) P (atm) T (K) n 7.334204e0 9.999997e-1 2.980000e2 3.000e-1 3.666401e0 2.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 2.443806e0 3.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.832522e0 4.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.465754e0 5.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.221250e0 6.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 1.046607e0 7.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 9.156297e-1 8.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 8.137625e-1 9.000000e0 2.980000e2 3.000e-1 7.322715e-1 1.000000e1 2.980000e2 3.000e-1

Se comprob que en los tres gases que se experimentaron en la prctica posean la misma relacin entre la presin y volumen la cual es inversamente proporcional siempre y cuando la temperatura y el nmero de moles no varen, comprobando que la ley de Boyle es correcta en sus afirmaciones.

La relacin siempre se va a mantener sin importar los datos que se cambien en la presin en los gases ideales.

Conclusiones:

El volumen de un gas depende de la presin en la que se encuentra siempre que el nmero de moles y la temperatura no cambien. En la grfica se muestra la variacin con la relacin de presin y el volumen con lo cual se grafica una recta que muestra que vara de una forma constante.

11

Cuestionario:

1. Segn sus datos, Qu relacin hay entre la presin y el volumen de un gas

(asumiendo que la temperatura es constante)?

Tomando en cuenta la temperatura constante la relacin va a ser inversamente proporcional a su volumen en todos los gases ideales.

2. Busque en su libro una definicin de la ley de Boyle comprueban sus resultados esta ley?

A medida que la presin aumenta a temperatura constante, el volumen de una cantidad determinada de gas disminuye, es evidente que existe una relacin inversa entre presin y volumen de un gas a temperatura constante con lo que se comprob la ley de Boyle es correcta.

3. Complete las tablas de los datos salvados en el libro de datos del laboratorio. Use nicamente un muestreo de los datos para las presiones a 1, 3,6 y 9 atm.

GAS IDEAL 1 PM 4G/MOL

Volumen (L) Presin (atm) Producto PV

7.335895e0 1 7.335895e0

2.445298e0 3 7.64789e0

1.222649e0 6 7.35894e0

8.150995e-1 9 7.335e0

GAS IDEAL 8 PM 222G/MOL


7.335895e0 1 7.335895e0

2.445298e0 3 7.64789e0

1.222649e0 6 7.35894e0

8.150995e-1 9 7.335e0

GAS REAL N2 PM 28g/mol


7.334204e0 1 7.334204e0

2.443806e0 3 7.331418e0

1.221250e0 6 7.32754e0

8.137625e-1 9 7.3238e0

4. A qu conclusiones pueden llegar sobre el producto PV con el gas ideal 1 ,peso molecular =4g/mol

El producto PV en los gases va a tener la misma relacin cuando uno aumenta o disminuye en este caso cuando la presin aumenta.

12

Como se ve afectado el producto PV al emplear un gas ideal con peso molecular distinto (gas ideal 8)

No se ve afectado la relacin PV debido a que son gases ideales a pesar de que su peso molecular es distinto

5. Como se ven afectados los resultados al usar un gas real (N2) El producto vara con una diferencia de 0,2 milsimas por atmosfera en diferencia con los dems gases que experimentamos.

PRACTICA 5.2

LEY DE CHARLES: TEMPERATURA Y VOLUMEN


Determinar si la relacin planteada por la ley de Charles sobre temperatura y volumen son correctas

MARCO TERICO:

Jack Charles estudi por primera vez la relacin entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presin constante y, observ que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas tambin aumentaba y que al enfriar el gas, el volumen disminua.

Realizando los siguientes experimentos que se muestran en el grfico:

Con estas conclusiones el cientfico puedo llegar al planteamiento de la siguiente

frmula:

De esta frmula planteo que se puede comprobar cuanto ha variado el volumen o temperatura de un gas para poder realizar clculos en laboratorio:

Ilustracin 4. Demostracin de la ley de Carles

con variacin de la temperatura

13

Materiales:

Globo

Mquina de medicin de presin, temperatura, volumen y nmeros de moles.

Reactivos:

Gas ideal 1 (PM = 4 g/mol)

Gas ideal N2

Procedimiento

1. La prctica se inicia con un globo lleno con 0.05 moles de un gas ideal 1 a temperatura de 100C presin de 1 atm y volumen de 1.531 L

2. La temperatura se debe ir aumentando de la inicial hasta llegar 1000C, 100C a la vez registrando los datos en el libro de trabajo para utilizarlos posteriormente.

3. Posteriormente se retira el tanque inicial y del almacn se elige un tanque con gas N2 a este se le debe fijar la temperatura, presin y numero de moles similares al inicial.

4. El experimento se debe repetir con este gas y guardar los datos obtenidos como gar real N2 para utilizarlos posteriormente

5. Finalmente se elabora una tabla de datos de temperatura en el eje X y volumen en el eje Y para comprobar la variacin que existi en los cambios que se fueron realizando.

IMGENES, FOTOGRAFAS EXPERIMENTALES.

14

Ilustracin 5. Gas ideal1 con la temperatura inicial de

100C

Ilustracin 6. Gas ideal 1 con temperatura de

500C

Ilustracin 7. Gas ideal 1 con temperatura de

1000C

Ilustracin 8. Gas real N2 a temperatura de 100C

Ilustracin 9. Gas real N2 con temperatura de 500C Ilustracin 10. Gas real N2 con temperatura de

926.85C

15

Clculos:

Gas Ideal 1

Gas Real N2

Tabla 5. Volumen vs temperatura Gas N2

Tabla 4. Volumen vs temperatura Gas

ideal 1.

16

Anlisis y discusin de resultados

Gas ideal 1

V (L) P (atm) T (C) n 1.530978e0 9.999997e-1 1.000000e2 5.000e-2 1.941264e0 9.999997e-1 2.000000e2 5.000e-2 2.351549e0 9.999997e-1 3.000000e2 5.000e-2 2.761834e0 9.999997e-1 4.000000e2 5.000e-2 3.172119e0 9.999997e-1 5.000000e2 5.000e-2 3.582404e0 9.999997e-1 6.000000e2 5.000e-2 3.992689e0 9.999997e-1 7.000000e2 5.000e-2 4.402974e0 9.999997e-1 8.000000e2 5.000e-2 4.813259e0 9.999997e-1 9.000000e2 5.000e-2 5.223544e0 9.999997e-1 1.000000e3 5.000e-2

Los datos que se obtuvieron con este gas demuestra la relacin que existe entre el volumen y la temperatura demostrado que la ley de charles es correcta ya que se pudo confirmar que mientras la temperatura aumentaba el volumen lo haca de la misma manera, esto nos recalca que la el volumen del gas es inversamente proporcional a su temperatura

Gas real N2

V (L) P (atm) T (C) n 1.531250e0 9.999997e-1 1.000000e2 5.000e-2 1.941954e0 9.999997e-1 2.000000e2 5.000e-2 2.352478e0 9.999997e-1 3.000000e2 5.000e-2 2.762913e0 9.999997e-1 4.000000e2 5.000e-2 3.173293e0 9.999997e-1 5.000000e2 5.000e-2 3.583640e0 9.999997e-1 6.000000e2 5.000e-2 3.993964e0 9.999997e-1 7.000000e2 5.000e-2 4.404278e0 9.999997e-1 8.000000e2 5.000e-2 4.814575e0 9.999997e-1 9.000000e2 5.000e-2 4.924737e0 9.999997e-1 9.268500e2 5.000e-2

En el gas real N2 se comprob que la relacin era la misma que en el anterior a diferencia que en este la temperatura mxima que se puede alcanzar con el gas es de 9268.5C a diferencia del otro ya que este es un gas real y el otro fue un gas ideal, pero la relacin nunca varia siempre se mantuvo constante.

17

CONCLUSIONES:

A temperatura constante existe una relacin de presin con el volumen de un gas.

En las grficas de los gases se visualiza una recta al ingresar los datos que se tomaron de la practica esta tambin verifica que la relacin es verdica y no cambia con las condiciones indicadas en la ley de Charles.

Cuestionario:

Segn sus datos. Qu relacin hay entre la temperatura y el volumen de un gas (asumiendo presin constante)?

La relacin que se puede encontrar entre la temperatura y el volumen es que son directamente proporcionales entre s, siempre y cuando la presin sea constante con el nmero de moles.

Busque un enunciado de la ley de Charles en su libro de texto. La comprueban sus resultados?

Si los resultados comprueban todo enunciado de la ley de Charles ya que si la temperatura aumenta el volumen lo hace de la misma manera en una relacin constante la cual no se altera en el proceso.

Cul es la temperatura que alcanza el gas cuando su volumen es cero?

La temperatura ms baja que puede alcanzar el gas es de 0K.

Realice el mismo anlisis con los datos del gas real (N2) Qu temperatura obtiene?

La temperatura mnima que puede alcanzar el gas N2 es de 77.35 K y su volumen no puede reducirse a cero sino que lo mnimo que pudo alcanzar es de 607 ml.

Bajo estas condiciones, se comporta N2 realmente como gas ideal?

Con los resultados anteriores se puede fijar que N2 no se comporta como un gas ideal sino que posee condiciones las cuales no pueden ser alteradas y no cumplen el funcionamiento manuable de los gases ideales.

18

PRACTICA 5.3

LEY DE AVOGADRO: MOLES Y VOLUMEN


Identificar la relacin existente entre nmero de moles y el volumen realizando la siguiente prctica para comprobar la ley de Avogadro.

MARCO TERICO:

El volumen de un gas no depende solamente de la temperatura y la presin, sino tambin de la cantidad de gas. La relacin entre el volumen y la cantidad de un gas se deduce del trabajo de Louis Gay-Lussac y Amadeo Avogadro. Volmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura, contienen el mismo nmero de molculas.

El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas: * Si se aumenta la cantidad de gas, aumentar el volumen. * Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye. De acuerdo con la ley de Avogadro, la relacin entre los volmenes que intervienen en una reaccin es necesariamente idntica a la relacin entre molculas. El propio Avogadro introdujo, para explicar las reacciones entre gases de acuerdo con esto, la idea de que los elementos gaseosos podan estar compuestos por molculas diatmicas y no por tomos individuales. La ley de Avogadro introduca, adems la idea de considerar cantidades de cualquier sustancia que contuvieran el mismo nmero de partculas (tomos o molculas) dando lugar as al concepto de mol.

Materiales:

Globo

Cmara de gas (Chemlab)

Ilustracin 11. Representa la ley de Avogadro la cual dice

que a igual temperatura y presin la cantidad de moles

entre un gas y otro va a ser la misma.

19

Reactivos:

Gas ideal

Procedimiento

1. Iniciar el laboratorio virtual y seleccionar ley de Avogadro.

2. Verificar que el globo se encuentre con un gas ideal a condiciones normales.

3. Cambiar el nmero de moles de 0.1 a 0.2.

4. Copiar el resultado observado en la tabla.

5. Repetir el procedimiento con 0.3, 0.4 y 0.5 moles.

IMGENES, FOTOGRAFAS EXPERIMENTALES

n (moles)

V (L)

0.1 1.223

0.2 2.445

0.3 3.667

0.4 4.890

0.5 6.113

Ilustracin 12. Al iniciar la prctica el

nmero de moles es de 0.1 y su volumen

1.223

Ilustracin 13. Al aumentar el

nmero de moles a 0.3 el volumen

crece a 3.668

20

Anlisis y discusin de resultados

Gas ideal

V (L) P (atm) T (K) n 1.222649e0 1.999999e0 2.980000e2 1.000e-1 2.445299e0 1.999999e0 2.980000e2 2.000e-1 3.667948e0 1.999999e0 2.980000e2 3.000e-1 4.890598e0 1.999999e0 2.980000e2 4.000e-1 6.113248e0 1.999999e0 2.980000e2 5.000e-1

Se pudo confirmar que mientras la temperatura y la presin que ejercen sobre un gas no cambien el nmero de moles es inversamente proporcional al volumen

CONCLUSIONES:

A temperatura y presin constantes existe una relacin entre el nmero de moles con el volumen de un gas.

Mientras ms nmero de moles que tenga un gas mayor ser el volumen que ocupe el mismo gas.

CUESTIONARIO

Basndose en sus observaciones Qu puede decir sobre la relacin entre los moles y el volumen de un gas?

Ilustracin 14. A lo que el nmero

de moles llega a 0.5 moles tiene un

volumen de 6.113.

21

Se demostr que a medida que se aumentaba el nmero de moles incrementaba el volumen del gas con lo que verifico que el nmero de moles es directamente proporcional al volumen del gas.

Escriba una ecuacin matemtica empleando una constante de proporcionalidad (K) con unidades L/mol para expresar lo que aprendi sobre la ley de Avogadro. Determine el valor de K.

V= K n

K =

La constante K es 12.22l/mol en todos los gases

ideales

K=

22

PRACTICA 5.4

Derivacin De La Ley de los Gases Ideales

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Verificar que los gases ideales comprender como se comportan los gases ideales.

Comprobar la relacin que presenta los gases ideales con las variables de presin, temperatura, nmero de moles y volumen.

MARCO TERICO

Como el comportamiento de los gases reales solo se aproxima al descrito por las leyes de Boyle, Charles, Gay Lussac, por conveniencia se describe a un gas ideal como el que cumple exactamente en todas las condiciones. Las leyes anteriores pueden combinarse en una sola ley llamada la ley de los gases ideales, cuya expresin matemtica:

P V = n R T

Donde R recibe el nombre de constante de los gases ideales y vale 0.08205 lt atm K-1 mol-1.

El volumen molar (Vm) de una gas es el ocupado por una mol de dicho gas, Dm=V/nulas condiciones normales en gases son 273.15K de temperatura y 1 atm de presin. En esas condiciones, el volumen molar se llama volumen molar normal y, para cualquier gas ideal, es de 22.41Lt.

En la ley de los gases se encuentran unidas todas las otras leyes estudiadas anteriormente y solo se aplica a los gases ideales.

Ilustracin 15. Ley de los gases

ideales

23

MATERIALES:

Globo

Mquina de medicin de variables

REACTIVOS:

Gases ideales

PROCEDIMIENTO

1. Primero se empieza la prctica con el gas en el interior del globo que ya se encuentra determinado

2. Segundo se le cambian los datos que pose de presin para verificar la variacin que ocurre con el volumen del gas en el interior del globo

3. Tercero se cambia la variable que se va a alterar y se cambia los datos de la temperatura y se verifica que existe un cambio en el volumen del gas

4. Cuarto se cambia los datos de la variable de numero de moles y se verifica que tambin existe un cambio en el volumen del gas.

24

Imgenes, fotografas experimentales

Lustracin 16. Globo con 1 atm Ilustracin 17. Gas con una presin de

2 atm

Ilustracin 18. Gas con 12 atm Ilustracin 19. Gas con una presin de

15 atm.

25


V (L) P (atm) T (K) n

7.334204e0 9.999997e-1 2.980000e2 3.000e-1

3.666401e0 2.000000e0 2.980000e2 3.000e-1

2.443806e0 3.000000e0 2.980000e2 3.000e-1

Se verifico que el volumen de un gas directamente proporcional a su volumen por lo que se verifica la relacin presente.

V (L) P (atm) T (C) n

1.531250e0 9.999997e-1 1.000000e2 5.000e-2

1.941954e0 9.999997e-1 2.000000e2 5.000e-2

2.352478e0 9.999997e-1 3.000000e2 5.000e-2

Se comprob que en los gases ideales existe una relacin de volumen con temperatura Y que el nmero de moles posee una relacin con el volumen del gas.

V (L) P (atm) T (K) n

1.222649e0 1.999999e0 2.980000e2 1.000e-1

2.445299e0 1.999999e0 2.980000e2 2.000e-1

3.667948e0 1.999999e0 2.980000e2 3.000e-1

4.890598e0 1.999999e0 2.980000e2 4.000e-1

CONCLUSIONES

La ley de los gases ideales solo es aplicable a estos ya que solo ellos pueden cumplir las condiciones especficas para cumplir las relaciones planteadas. Las relaciones que presentan los gases con sus variables van a ser constantes y no cometen errores en su uso y funcionamiento siempre y cuando se apliquen en las condiciones especificadas por la ley. La ley de los gases nos permite entender un poco ms del funcionamiento completo de los gases sin importar que la prctica no sea posible en la vida real por la inexistencia de gases ideales reales.

26

Cuestionario A qu conclusin puede usted llegar sobre el efecto de la presin sobre el volumen? Escriba una relacin matemtica empleando el smbolo de proporcionalidad ()

Se demostr que el volumen del gas es directamente proporcional a su presin siempre y cuando el nmero de moles y la temperatura sean constantes de la siguiente manera: V 1 / P (a n y T constantes)

A qu conclusin puede llegar sobre el efecto de la temperatura en el volumen? Escriba una relacin matemtica empleando l smbolo de proporcionalidad. Se demostr que la volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas teniendo en cuenta que el nmero de moles y la presin son constantes de la siguiente manera V T (a n y P constantes)

Ilustracin 20.Presin de 1atm del gas

tiense2.445L

Ilustracin 21.La presin aumenta a

12 atm y el volumen disminuye

Ilustracin 23. Si la temperatura aumenta el

volumen tambin lo hace.

Ilustracin 22.Temperatura de 298K tiene un

volumen de 2.445L.

27

A qu conclusin puede llegar sobre el efecto de los moles en el volumen? Escriba una relacin matemtica empleando el smbolo de proporcionalidad. Se demostr que el nmero de moles es inversamente proporcional al volumen del gas siempre y cuando la presin y la temperatura sean constantes de la siguiente forma: V n (a P y T constantes)

Escriba una proporcin combinada para demostrar la relacin entre el volumen, la presin, la temperatura y los moles. Conociendo que el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presin siempre y cuando varen el nmero de moles, temperatura se deduce que la relacin de proporcionalidad es de la siguiente manera: V nT/P Escriba esta ecuacin matemtica dejando a P del lado izquierdo junto con V.

Partiendo de la relacin de proporcionalidad anterior y conociendo que aumentando la constante R se obtiene una ecuacin se logr demostrar la siguiente:

PV= n RT

Empleando los datos para volumen temperatura, presin y moles de uno de los experimentos con gases calcule el valor de R.

R= PV/nT

Ilustracin 25.Si aumenta la cantidad de moles

aumenta el volumen tambin lo hace.

Ilustracin 24.Con un 0.1 moles del gas se tiene

2.445 L.

28

R= 1 atm * 2.445 l /0.1mol*298K

R=0.082 atm*lb/mol*K

Empleando la conversin entre atmosferas y mmHg, calcule el valor de R con unidades. L*mmHg* K-1 *mol-1

R=PV/nT 1 atm 760mmHg

1 atm X = 760mmHg

R= 760mmHg*22.445 l / 0.1 mol* 298 K

R= 574.42 mph*Lot*mol-1*K-1

Empleando la conversin entre atmosfera y Kip calcule el valor de R con unidades de L*Kip*k-1*mol-1.

R=PV/net 1 atm 101.3 kpa

1 atm X= 101.3 kpa

R= 101.3 kPa* 22.445 Lt/ 0.1 mol*298K

R= 76.297KPa*Lt*mol-1*K-1

29

Practica 5.5

LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES

Objetivos

Reconocer la ley enunciada por Dalton en la que detalla las presiones parciales de los gases.

Marco Terico

Las leyes de los gases ideales se aplican lo mismo a gases individuales que a mezclas gaseosas pero nada se ha indicado acerca de la contribucin de cada gas a la presin total.

El comportamiento de las mezclas gaseosas puede expresarse mediante la Ley de Dalton de las presiones parciales, enunciada por Dalton en 1801 y que dice: En una mezcla gaseosa cada gas ejerce una presin parcial igual a la que tendra si ocupase solo el mismo volumen a la misma temperatura, y la presin total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales de todos los gases que la componen. La ley de Dalton puede considerarse como una consecuencia de hecho de que, al mezclar varios gases a temperatura y presin constantes, el volumen final es la suma de los volmenes de los gases individuales y, por tanto, que el volumen de una mezcla gaseosa es igual a la suma de los volmenes que ocuparan los distintos gases medidos cada uno a la presin total de la mezcla y a su mnima temperatura. Este enunciado fue establecido por AMAGAT en 1893 y se conoce como ley de Amagat.

L a ley de Dalton tiene una aplicacin frecuente, importantsima, al calcular el volumen de un gas seco en las condiciones normales cuando se mide hmedo, sobre agua, en condiciones distintas.

Materiales:

1 Globo

Cmara de Gas (Chemlab)

Reactivos:



Gas ideal 3(PM = 20 g/mol)

Procedimiento

30

1. La prctica inicia utilizando un gas ideal 1, hasta que con la flecha roja que se encuentra sobre la vlvula de bronce del cilindro marque en el medidor 400.

2. Tomando en cuenta que el globo se llenara con los tres gases ideales de su eleccin, evite llenarlo por completo por cada gas.

3. Repite el Paso 1 dos veces ms, as obtendremos tres gases ideales contenidos en el globo, para mantener los datos gurdelos en el libro de trabajo con la ayuda de save y stop, opciones ubicadas al costado de la cmara

4. Con la ayuda de las pantallas lquidas podemos distinguir los datos de cada gas, se iluminar el nmero de gas utilizado que servir para reconocer la temperatura, presin, volumen y nmero de moles del gas elegido y del total del sistema.

IMGENES, FOTOGRAFAS EXPERIMENTALES

Ilustracin 26. Ley de Dalton gas ideal 1 Ilustracin 27. Ley de Dalton Gas ideal 2

31

Ilustracin 28. Ley de Dalton Gas Ideal 3 Ilustracin 29. Ley de Dalton total

Clculos

Gas Ideal 1

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l

0.412 atm

298 k

0.128 n

Gas Ideal 2

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l 0.362 atm

298 k

0.113 n

Gas Ideal 3

V (m^3) P (atm) T (K) n

32

7.624 l

0.213 atm

298 k

0.066 n

P y T Total

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l

0.987 atm

298 k

0.308 n

Conclusiones:

En una mezcla de gases, cada gas ejerce una presin parcial igual a la que mantendra en el caso de ser el nico gas en el sistema, adems la presin total es igual a la suma de cada presin parcial obtenida por cada gas ideal contenido al mismo volumen y temperatura.

33

Cuestionario:

Tabla de datos

Nmero del gas ideal Moles (n) Presin parcial (

1 0.128 0.412 atm

2 0.113 0.362 atm

3 0.066 0.213 atm.

1. Empleando la informacin de la tabla de datos anterior, determine la presin total en el globo.

Presin total =0.412 atm +0.362 atm+0.213 atm.

Presin total= 0.987 atm.

2. Haga clic en Total en el compresor de presin. Compare su respuesta con la pregunta #1 y la presin total en el medidor. Presin y Temperatura Total

Presin total= 0.987 atm.

3. Escriba la proporcin combinada para mostrar la relacin entre el volumen y la presin, la temperatura y los moles

4. Esta relacin proporcional puede transformarse en ecuacin matemtica

insertando una constante de proporcionalidad (R) en el numerador del lado derecho.

Donde P: Presin

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l

0.987 atm

298 k

0.308 n

34

V: Volumen n: nmero de moles R: constante de los gases T: temperatura.

Escriba esta ecuacin matemtica y reordene dejando P del lado izquierdo con V.

RT Donde P: Presin V: Volumen n: nmero de moles R: constante de los gases T: temperatura.

5. Esta ecuacin recibe el nombre de Ley de los gases ideales Empleando los datos para volumen, temperatura, presin y moles de uno de los

experimentos con gases, calcule el valor R con unidades L atm (muestre todos sus clculos y redondee con tres dgitos significativos).

Gas Ideal 1

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l

0.412 atm

298 k

0.128 n

Latm

6. Empleando la conversin entre atmosferas y mm Hg (1 atm=760 mmHg), calcule el

valor de R con unidades de L mm Hg muestre todos sus clculos y redondee a tres dgitos significativos).

7. Gas Ideal 1

V (m^3) P (atm) T (K) n

7.624 l

0.412 atm

298 k

0.128 n

35

Lmm

=

8. Empleando la conversin entre atmosferas y KPa (1atm=101.3KPa), calcule el valor

de R con unidades de L KPa (Muestre todos sus clculos y redondee a tres dgitos significativos).

=

LKPa

Bibliografa (Babor-Ibarz, 1983)

36

Practica 5.6

GASES IDEALES VERSUS GASES REALES.


Observar las similitudes entre los gases reales e ideales.

Los gases reales pueden variar el comportamiento en milsimas con respeto a los gases ideales, las cuales tienen altas temperaturas y presiones.

Realizar clculos para observar la desviacin de este comportamiento calculando la constante ( R ).

MARCO TEORICO:

GASES IDEALES:

Es aquel q cumple con todas leyes estudiadas anteriormente Ley Boyle, Charles, Gay Lussac, Avogadro, en todas las condiciones, los cuales se combinan en una sola formula denominada ley de los gases ideales relacionando la presin, volumen, temperatura y numero de moles.

Siendo:

P= presin

V= volumen

n= nmero de moles

T= temperatura

R= es la constante conocida como la constante de los gases la cual es igual a 0.08205.

La teora cintica explica la variacin del comportamiento de los gases ideales con respecto a los gases reales.

GASES REALES.

La temperatura no es aplicable a los gases reales. Sin embargo, como todos los gases reales a bajas presiones y temperatura ambiente o superior a ella cumplen la ecuacin de estado del gas ideal.

37

Para indicar que estos datos slo son aplicables en el estado ideal se simbolizan con un asterisco o la letra o minscula como superndice, as:

cP* cP0 cV* cV0

REACTIVOS:

Gas ideal

CH4

CO2

MATERIALES:

Globo

PROCEDIMIENTO:

1. Iniciar el laboratorio virtual y seleccione Ideal vs. Real. 2. Si queremos podemos cambiar los dgitos o datos de la temperatura, presin,

moles, haciendo clic en el digito e ingresando los valores correspondientes. 3. Guardar los datos haciendo clic en SAVE. 4. El resultado debe estar en L si no lo est transformar los mililitros a litros.

IMGENES:

Imgenes de las prcticas del gas ideal.

Ilustracin 30. T baja, P baja. Ilustracin 31. T baja, P alta

38

Ilustracin 32. T alta, P bajo Ilustracin 33. T alta, P alta

39

Imgenes de las prcticas del metano.

Imgenes de las prcticas del dixido de carbono:

RESULTADOS:

3.- Completar la tabla de datos para los siguientes gases y condiciones (todos con 0.100 moles).

a) GAS IDEAL A:

T baja= 10k P baja=1 atm

T alta=1000k Palta= 15 atm

b) Gas metano ( CH4) :

Ilustracin 34. T baja, P baja Ilustracin 35. T baja, P alta

Ilustracin 36. T baja, P baja Ilustracin 37. T baja, P alta

40



c) Gas dixido de carbono (CO2):



Gas V(L) P(atm) T(K) N(Mol)

Ideal, T alta, P alta

0.08206 L 1 atm 10k 0.100 n

Ideal, T baja, P alta

5.47*10-3 L 15 atm 10k 0.100 n

Ideal, T alta, P baja.

8.206 L 1 atm 10k 0.100 n

Ideal, T alta, P alta

0.547 L 15 atm 10k 0.100 n

CH4, T baja, P baja

1.297 L 1 atm 10k 0.100 n

CH4, T baja, P alta

0.0675 L 15 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P baja.

3.281 L 1 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P alta

0.217 L 15 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P alta

2.033 L 1 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P alta

0.1154 L 15 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P alta

8.207 L 1 atm 10k 0.100 n

CH4, T alta, P alta

0.5487 L 15 atm 10k 0.100 n

4.- Si

Complete la tabla de resultados para cada uno de los experimentos anteriores. Use cuatro cifras significativas.

41

TABLA DE RESULTADOS

GAS R Calculada ( L* atm* K-1* mol-1)

Ideal, T baja, P baja 0.08206

Ideal, T baja, P alta 0.08206

Ideal, T alta, P baja. 0.08206

Ideal, T alta, P alta 0.08205

CH4, T baja, P baja 0.08106

CH4, T baja, P alta 0.0633

CH4, T alta, P baja. 0.08202

CH4, T alta, P alta 0.0802

C02, T baja, P baja 0.08145

C02, T baja, P alta 0.8132

C02, T alta, P alta 0.6924

C02, T alta, P alta 0.8207

5.- Que gases y condiciones muestran desviacin significativa respecto al valor de R.

El CH4 el CO2 a temperatura baja y presin alta su constante varia significativamente disminuyendo en milsimas.

CONCLUSIONES:

Concluimos que tanto los gases ideales como los reales se comportan de manera similar en cierta temperatura y presin.

Que a temperatura menor y presin alta su constante vara.

Que los volmenes entre el gas ideal, metano y dixido de carbono varan a cierta temperatura y presin.

42

Practica 5.7 EFECTOS DE LA MASA SOBRE LA PRESIN


Comprobar que la presin de un gas se ve afectada al agregar masa a un pistn sin friccin y sin masa, en un cilindro cerrado.

Demostrar que al aumentar la presin sobre un gas en un contendor cerrado la presin interna del gas tambin aumenta.

MARCO TEORICO

Cuando un volumen de un gas se comprime, la presin del gas aumenta. El qumico Robert Boyle (1627 - 1697) fue el primero en investigar la relacin entre la presin de un gas y su volumen. (Juan Carlos Cedrn, 2011)

La presin de un gas es el resultado de los innumerables choques de sus partculas contra las paredes del recipiente que lo contiene. Por consiguiente, si se aumenta el nmero de estos choques, tambin lo har, en consecuencia, la presin

Una de las situaciones cuando ocurre esto es cuando se comprime un gas. En efecto, si comprimimos un gas el espacio en el que pueden moverse las partculas es menor.

Sin embargo hay igual nmero de partculas, pues no ha cambiado la cantidad de gas. Por tanto aumentar el nmero de choques contra las paredes y, con ello, la presin.

Adems, ese aumento se produce en la misma proporcin que la disminucin del volumen. Es decir, si el volumen se reduce a la mitad, la presin aumenta al doble. (Jimnez, 2004)

REACTIVOS:

No hay reactivos

MATERIALES

Un cilindro

Un pistn

43

PROCEDIMIENTO

5. Ingresar al laboratorio virtual, a la prctica The effect of Mas son Pressure. 6. Hacer clic sobre el botn verde que dice Pistn para mover el pistn sobre el cilindro. Anotar la masa y la presin interna en la tabla de datos. 7. Hacer clic sobre el sitio de las decenas para la masa y agregar 0.5 toneladas de masa al pistn. Anotar la masa y la presin interna en la tabla de datos. 8. Repetir el proceso con 2.5 toneladas

IMGENES

Ilustracin 38. Cilindro con el pistn sin masa Ilustracin 39. Cilindro con masa sobre el pistn

CLCULOS

Convertir la presin de toneladas a psi.

1. Cuantas libras equivale las siguientes toneladas

2. El dimetro del pistn es 15cm Cul es el radio de cm?

3. El radio del pistn en pulgadas

44

4. El rea del pistn en pulg2

5. Presin ejercida por la masa en psi

6. Presin interna


Masa (ton) Presin externa

(psi)

Presin interna

Calculada (psi)

Presin interna

Medida (psi)

0.00 ton 14.50 psi 14.50 psi 14.50 psi

0.50 ton 14.50 psi 54.74 psi 51.03 psi

2.50 ton 14.50 psi 215.74 psi 197.1 psi

En la tabla se observa que los resultados experimentales no concuerdan exactamente con los resultados tericos pero se puede asumir que los factores de conversin pueden variar afectando los resultados reales.

CONCLUSIONES:

Se puede concluir que mientras mayor masa presione un gas en un contenedor cerrado mayor ser la presin interna de este gas.

45

CUESTIONARIO:

A cuntas libras equivale 0.5 toneladas? 1100 libras

El dimetro del pistn es 15 cm. Cul es su radio (en cm)? 7.5 cm

1 pulgada= 2.54 cm.

Cul es el radio del pistn en pulgadas? 2.95 pulgadas

El rea del pistn circular se calcula como sigue A= r2.

Cul es el rea del pistn en pulgadas cuadradas (pulg2)? 27.33 pulg2

La presin que ejerce sobre el pistn la masa agregada en libras por pulgada cuadrada (psi) puede determinarse dividiendo la masa en libras entre el rea en pulgadas cuadradas.

Cul es la presin ejercida por la masa agregada en psi? 40.24 psi

La presin interna es la suma de la presin externa y la masa agregada.

Cul es la presin interna calculada? Compare la respuesta calculada con la respuesta en el medidor de presin interna. Son comparables?

54.74 psi, si son comparables aunque hay una diferencia.

Prediga la presin interna (en psi) al agregar 2.5 toneladas.

2.5 toneladas = 5500 libras

A= 27.33 pulg2

215.74 psi

46

Bibliografa

quimica general. (26 de noviembre de 2003). Obtenido de resumenes:

http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_6.pdf

Quimica general. (26 de noviembre de 2003). Obtenido de resumenes gases:

http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_6.pdf

cursos gases. (14 de marzo de 2007). (unal) Recuperado el 1 de abril de 2013, de

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/gases/html/contenido_07.html

ley de gases. (15 de febrero de 2008). Obtenido de educaplus:

http://www.educaplus.org/gases/ley_charles.html

polilibros. (23 de octubre de 2012). fisicoquimica. Obtenido de ley de charles:

http://servicios.encb.ipn.mx/polilibros/fisicoquimica/gases/Ley%20charles.htm

Jimnez, P. M.-R. (2004). La Manzana de Newton. Recuperado el 30 de Marzo de 2013, de http://www.lamanzanadenewton.com/principal.html

Juan Carlos Cedrn, V. L. (2011). Qumica General. Recuperado el 30 de Marzo de 2013, de Pontificia Universidad Catlica del Per: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/

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