Tema: 6.2 Gases Ideales. Leyes de los gases ideales Introduccin. Ley de Boyle. De acuerdo a la Ley de Boyle, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presin, como se representa en la siguiente ecuacin:

1/V =kP donde k es una constante de proporcionalidad. Los datos obtenidos en el experimento que se describe a continuacin ilustran la ley de Boyle. Cuando no se coloca ningn peso en el mbolo de la jeringa, la presin del gas dentro de la jeringa es la atmosfrica.

P= 760 mm de Hg Cuando se cuelga un peso en el mbolo, podemos representar el peso como w, y la presin entonces ser

P= 760 mm de Hg +w A medida que aumentamos el peso n veces w en el mbolo, estamos aumentando la presin. La ecuacin que representa la relacin volumen-peso es:

1/V=k(P +n w) 1/V=kP+knw

que es de la forma y = mx + b, es decir, es la ecuacin de una recta. Si graficamos 1/V versus n w, el nmero de pesos agregados al mbolo, obtendremos : La ordenada al origen es igual a la presin atmosfrica por la constante, de aqu podemos calcular el valor de la constante, y con este valor y el de la pendiente podemos obtener el la presin ejercida por cada w. El resultado ser la presin ejercida por una columna de esos mm de mercurio sobre el mbolo. Podemos considerar tambin que la presin es una fuerza por unidad de rea, la fuerza en este caso es producida por el peso del agua (w) y el rea es el rea del mbolo. El rea del mbolo se puede medir directamente, o calcularla a partir del volumen de la jeringa dividida por la distancia entre las marcas entre los 0ml y los 30 ml de la jeringa. El volumen total de una columna de mercurio de esa longitud multiplicado por la densidad del mercurio que es de 13.6 g/cm3m es igual a la masa del mercurio y tambin a la masa del agua que colgamos del mbolo de la jeringa. Ley de Charles. Fue Jaques Alexandre Cesar Charles en 1787 quien report por primera vez la relacin entre el volumen de una cantidad fija de gas a presin constante y la temperatura. El

1/V

Peso del agua

trabajo fue repetido por Joseph Louis Gay-Lussac en 1802 y fue atribuido en esos tiempos a ambos. Los datos obtenidos en el experimento que se describe en la prctica, ilustran la Ley de Charles cuando se grafican como el volumen total de gas vs la temperatura. La grfica resultante es lineal, lo que significa que el volumen de gas es proporcional a su temperatura absoluta, a presin constante. La pendiente de la lnea corresponde al coeficiente de expansin trmica del gas. La mayora de los gases se expande 1/273 de su volumen a 0C por cada grado Celsius que disminuya la temperatura. Por lo tanto, la pendiente de una grfica de volumen versus temperatura presenta un coeficiente de expansin de 1/273 o de 0.00366C- 1. La temperatura correspondiente al volumen cero es llamada cero absoluto. Extrapolando el volumen versus temperatura a volumen cero, la temperatura corresponder a los -273C, el valor del cero absoluto en la escala Celsius.

Leyes de los gases

Ley de Charles Material Sustancias Jeringa de vidrio de 20 ml Hielo 3 matraces erlenmeyer Agua Termmetro Acetona Mechero, tripie y tela de asbesto Procedimiento Vierta 200 ml de agua en uno de los matraces y calintelo con el mechero hasta 70C. Llene otro matraz con la mezcla de agua y hielo. Llene otro matraz con una mezcla de hielo y 20 ml de acetona. Llene la jeringa con 6 ml de aire, lea la temperatura ambiente en el termmetro. Tape la jeringa y sumrjala en el agua caliente, espere un minuto y lea el aumento de volumen del aire dentro de la jeringa y la temperatura del agua. Saque la jeringa y sumrjala en el hielo. Espere un minuto y lea el volumen y la temperatura del hielo. Saque la columna del bao de hielo y sumrjala en el matraz con hielo y acetona. Lea el volumen de aire en la jeringa y la temperatura del bao. Resultados. Coloca en una tabla las lecturas de volumen de aire y temperatura y a partir de esta tabla construye una grfica de V contra T. Ley de Boyle Material Jeringa Objeto pesado Balanza Tripi Pinzas para bureta Procedimiento Arma el aparato que se muestra en la figura. Llena la jeringa con aire y tpala. Amarra un cordel al mbolo de la jeringa. Coloca un recipiente con agua pesado atado al mbolo de la jeringa y mide el volumen. Agrega ms agua al recipiente y mide nuevamente el volumen. Repite la operacin. Resultados. Coloca en una tabla las lecturas de volumen de aire y temperatura y a partir de esta tabla construye una grfica de PV contra V.