ley cero fip uni

Universidad Nacional de Ingeniería

Primer Laboratorio de Físico-Química


Facultad de Ingeniería de Petróleo,

Gas Natural y Petroquímica

INFORME DE LABORATORIO

Título del Laboratorio: GASES Y LEY CERO

Curso : FISICOQUÍMICA 1

Sección : “A”

Integrantes de Grupo:

Martel Vásquez Sandro Emilio

Pinto Herrera Piero Francisco

Ramoz Borjas Rafael Alexander

Docente : Ing. Amador Eudocio Paulino Romero

2011



OBJETIVOS

GASES Y LEY CERO

El presente laboratorio tiene como principal objetivo fortalecer nuestros

conocimientos teóricos sobre las propiedades de los gases de forma sencilla y

aplicativa.

Realizar el estudio experimental de los distintos procesos

termodinámicos como el proceso isotérmico para una mezcla de

gaseosa de aire que sufre cambios de presión y volumen manteniendo la

temperatura constante y verificar la ley de Boyle.

El otro experimento a realizar es el proceso isócorico o también

llamado isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen

permanece constante V=cte. esto implica que el proceso no realiza trabajo.

También, es ver como se describe el estado de un gas y como sus

propiedades dependen de la condición en que se encuentre.

Lograr localizar mediante el proceso isócoro, el cero absoluto de

temperatura.



MARCO TEÓRICO

Ley de Boyle-Mariotte

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y EdmeMariotte, es una

de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas

mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la

presión:

donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen

aumenta. Deberá cumplirse la relación:

Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para

procesos isotermos de una cierta masa de gas constante.

Ley de Charles y Gay-Lussac

La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases

ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una

presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa

Expresión algebraica

La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha

sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios.

Se expresa por la fórmula:

Además puede expresarse como:

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ley_de_Boyle_Mariotte.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Robert_Boyle

http://es.wikipedia.org/wiki/Edme_Mariotte

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_ideal

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isot%C3%A9rmico




http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n



MATERIALES

Tubo Neumometrico

Elermeyer y vaso Tapones

Líquido manométrico

Manguera de jebe

Soporte Universal



MATERIALES

MecheroRecipiente para el baño maria

Termometro



CÁLCULOS Y RESULTADOS

Datos del Laboratorio:

Patm: 760mmHg

Densidad de la acetona (ρacetona): 790Kg /m3

Presión de Vapor de la acetona a 20 °C (Pvacetona20°C): 185mmHg

Gravedad (g): 9.81m/s2

Para encontrar la presión a cada altura “h” utilizamos la siguiente relación:

Pgas = Patm+ (ρacetona).(g)(h)(750x10-5)-Pvacetona20°C

Entonces la presión a una altura “h” será:

Para h=15cm

Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(0.15)(750x10-5)mmHg - 185mmHg

Pgas=760 mmHg+8.7mmHg-185mmHg

Pgas=583.7mmHg

Para h=30cm



Pgas=592.42mmHg

Para h=45cm

Proceso Isotérmico:





Pgas=601.12mmHg

Para h=-15cm

Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(-0.15)(750x10-5)mmHg - 185mmHg

Pgas=760 mmHg-8.70mmHg-185mmHg

Pgas=566.3mmHg

Para h=-30cm



Pgas=557.59mmHg

Para h=-45cm



Pgas=548.88mmHg



Tabla del volumen del gas A respecto a cada presión

Volumen del gas A para “h=0”: 15.4ml

Altura de la ampolla

Presión del gas A

Δ de Volumen

Volumen del gas A

15 583.70mmHg -0.3 15.1ml

30 592.42mmHg -0.6 14.8ml

45 601.12mmHg -0.9 14.5ml

-15 566.30mmHg 0.2 15.6ml

-30 557.59mmHg 0.5 15.9ml

-45 548.88mmHg 0.8 16.2ml

Tabla de la desviación porcentual a la media PxV

Donde la desviación porcentual se calcula como:

Desviación porcentual (%) =

Donde la Media= =8814.957

PxV Desviación porcentual

8813.870 -0.012

8767.816 -0.534

8716.240 -1.119

8834.280 0.219

8865.681 0.575

8891.856 0.872



Grafico P vs V:

540

550

560

570

580

590

600

610

14.4 14.6 14.8 15 15.2 15.4 15.6 15.8 16 16.2 16.4

Valores P



Proceso Isocórico:

Datos experimentales:

Patm: 760mmHg

Temperatura Inicial: 26°C

Volumen inicial: 15.4ml

Tabla de resultados:

Temperatura en °C Temperatura en K Variación de Volumen (ΔV)

36 309 0.4ml

46 319 0.4ml

56 329 0.5ml

66 339 0.5ml

REALIZACION DE CÁLCULOS:

Considero como presión inicial = 760mmHg

Seguido calculamos:



VA: volumen inicial del gas A.

VB: volumen inicial del gas B(volumen del Erlenmeyer).

VTA y VT

B : volumen de los gases A y B a T.

VTB = VB +∆ VT

A

∆VA: cambio de volumen de A.

Dónde:

P0t= Pb

t – P26ºCV =760mmHg –25.231mmHg=734.769mmHg

T°C PtA PTºC

V(presión de vapor

de agua a TºC)

Pbt = Pt

A + PTºC

V

26 734.769mmHg 25.231 760mmHg

36 754.36mmHg 44.613 798.973mmHg

46 775.030mmHg 75.749 850.779mmHg

56 802.5136mmHg 124.01 926.523mmHg

66 832.017mmHg 196.39 1028.407mmHg

T°C Vobservado del gas A Pt =P0t(V0 gas A)/Vobservado del gas A

26 15.4ml Pt =734.769x(15.4ml)/15.4 ml

=734.769mmHg

36 15ml Pt =734.769x(15.4ml)/15 ml

=754.36mmHg

46 14.6ml Pt =734.769x(15.4ml)/14.6ml

=775.030mmHg

56 14.1ml Pt =734.769x(15.4ml)/14.1ml

=802.5136mmHg

66 13.6ml Pt =734.769x(15.4ml)/13.6ml

=832.017mmHg



Ahora se realizara el cuadro donde veremos la presión del gas B húmedo siendo el volumen

constante:

VB = volumen del balón=315 ml

T°C Pbt

∆VA

PBtv = Pb

t(VB+∆VA )/ VB

26 760mmHg 0.0ml 760mmHg

36 798.973mmHg 0.4ml 799.98mmHg

46 850.779mmHg 0.4ml 851.859mmHg

56 926.523mmHg 0.5ml 927.993mmHg

66 1028.407mmHg 0.5ml 1030.039mmHg

Ahora graficamos PAtvsVAt

720

740

760

780

800

820

840

13.4 13.6 13.8 14 14.2 14.4 14.6 14.8 15 15.2 15.4 15.6

Presion PAt



Ahora graficamos PBtvsVBt

Del grafico, vemos que TB (ºC) varia aproximadamente linealmente con Pbt , a través de la recta

que tiene por ecuación:

y = 6,750975 x+584.47465

que al compararlo con la expresión:

P = - POβt + PO

Tenemos que:

PO = 573,2mmHg

-POβ = 6.750975 β = -6.750975/573.2=-0.011

Ahora, hallaremos el valor del cero absoluto (-273.15ºC) CON LA INVERSA DE β:

Cero absoluto en °C es = -84.906

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10 20 30 40 50 60 70

Valores de T°C



OBSERVACIONES

A la temperatura de laboratorio en la que se

realizó el experimento, el aire es un gas

húmedo, ya que consta de dos fases, vapor y

gas seco.

El Erlenmeyer empleado en el proceso debe

estar completamente seco para poder iniciar el

procedimiento correspondiente.

Al momento de calentar el Erlenmeyer

debemos procurar tomar los datos de la

temperatura antes de que el agua en el vaso

precipitado llegue a su punto de ebullición.

Al elevar la altura de la ampolla de nivel, expuesta a la superficie,

la presión del agua se incrementa en el punto B por lo tanto

la presión del gas A también, por ello el volumen del gas a disminuye.

Al disminuir la altura de la ampolla de nivel, expuesta a la superficie, la presión del

agua se reduce en el punto B por lo tanto la presión

del gas A también, por ello el volumen del gas aumenta.

Proceso Isócoro:

Proceso Isotérmico:



CONCLUSIONES

El gas que utilizamos en el experimento del proceso isotérmico cumple aproximadamente

la ley de Boyle, ya que con los cálculos realizados demostramos que el producto de PxV es

aproximadamente constante.

Se puede concluir también, que el volumen de una cantidad determinada de gas (gas A)

disminuye cuando la presión aumenta.

Al analizar la gráfica TB vs. Pbt, observamos el comportamiento es aproximadamente

lineal, existiendo una relación directa entre estas variables, lo cual concluimos que a

volumen constante (volumen del balón) nuestro gas en análisis tiende a cumplir la ley de

Gay Lussac, donde apreciamos un proceso isócoro.

Se verifican los hechos experimentales realizados en el laboratorio con la

teoría de los diferentes procesos estudiados como el isotérmico eisócoro pero con un

margen de error.

Sobre los errores cometidos en las mediciones se debe tener en cuenta que ningún

instrumento es exacto por lo tanto todo tiene un error, se debería haber utilizado

instrumentos más precisos pero por el tiempo brindado no nos fue posible

hacerlo al igual que la presión de vapor diverge un poco podríamos decir que tal

vez estuvo un poco húmedo el matraz.



RECOMENDACIONES

• Tener puesto siempre los elementos de protección personal de laboratorio, en esta

práctica eran necesarios: el mandil blanco y los guantes.

• Evitar el escape del gas A. Verificar viendo si hay variación de volumen antes del inicio del

experimento

• No olvidar de medir el volumen del gas A al inicio

• Medir el volumen del Erlenmeyer. Colocar el tapón y marcar en el Erlenmeyer, la parte

inferior del tapón, luego llenarlo con agua hasta aquella marca y por ultimo echar el agua

en una probeta.

• Evitar que el Erlenmeyer este húmedo, por ello, el volumen de aire en este, debe ser

medido después de terminado el experimento.

• Para realizar las ecuaciones, tablas, etc. las presiones deben estar en base seca, es decir,

que a las presiones de gas húmedo (aire) se le debe restar la presión de vapor (a la

temperatura en que se encuentre el sistema en ese momento).



BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de fisicoquímica, tercera edición, Samuel H. Maaron, Carl F. Prutton, págs.

15-45

Fisicoquímica, segunda edición, Gilbert W. Castellan, págs. 53-59.

Principios de química: los caminos del descubrimiento, primera edición,PeterAtkins,

Loretta Jones, pág. 131.

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