INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

I C E ZACATENCO.

LABORATORIO DE QUIMICA APLICADA

NUMERO DE PRÁCTICA: 1

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: LEYES DE LOS GASES

NOMBRE DEL ALUMNO:

Practica 1: Ley de los gases.

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.

Introducción:

Gas ideal: es el comportamiento que presentan aquellos gases cuyas moléculas no interactúan entre si y se mueven aleatoriamente. En condiciones normales y en condiciones estándar, la mayoría de los gases presentan comportamiento de gases ideales.

Ley de Boyle

Si se reduce la presión sobre un globo, éste se expande, es decir aumenta su volumen, siendo ésta la razón por la que los globos meteorológicos se expanden a medida que se elevan en la atmósfera. Por otro lado, cuando un volumen de un gas se comprime, la presión del gas aumenta.

El químico Robert Boyle (1627 - 1697) fue el primero en investigar la relación entre la presión de un gas y su volumen.

La ley de Boyle, que resume estas observaciones, establece que: el volumen de una determinada cantidad de gas, que se mantiene a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión que ejerce, lo que se resume en la siguiente expresión:

PV=Constante P= 1V

La forma que más utilizamos para representar la Ley de Boyle corresponde a la siguiente expresión para determinar los valores de dos puntos de la gráfica:

P1V 1=P2V 2

Ley de CharlesCuando se calienta el aire contenido en los globos aerostáticos éstos se elevan, porque el gas se expande. El aire caliente que está dentro del globo es menos denso que el aire frío del entorno, a la misma presión, la diferencia de densidad hace que el globo ascienda. Similarmente, si un globo se enfría, éste se encoge, reduce su volumen. La relación entre la temperatura y el volumen fue enunciada por el científico francés J. Charles (1746 - 1823), utilizando muchos de los experimentos realizados por J. Gay Lussac (1778 - 1823). La ley de Charles y Gay Lussac se resume en: el volumen de una determinada cantidad de gas que se mantiene a presión constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, que se expresa como:

VT

=Constante

Debemos tener presente que la temperatura se debe expresar en grados Kelvin, K. Para determinar los valores entre dos puntos cualesquiera de la recta podemos usar:

V 1

T 1

=V 2

T2

Los procesos que se realizan a presión constante se denominan procesos isobáricos.Análogamente, la presión de una determinada cantidad de gas que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, que se expresa como:

PT

=Constante

Los procesos que se producen a volumen constante se denominan procesos isocóricos. Para determinar los valores entre dos estados podemos usar:

P1

T1

=P2

T 2

Al combinar las leyes mencionadas se obtiene la ley combinada de los gases ideales o ley de los cambios triples, que establece que para una determinada cantidad de gas se cumple:

PVT

=Constante

Para determinar los valores entre dos estados diferentes podemos emplear:

P1V 1

T 1

=P2V 2

T 2

Material: 1 Vaso de precipitado de 250 mL 2 Pesas de plomo 1 Mechero 1 Anillo 1 Pinza universal 1 Tela de asbesto 1 Jeringa de plástico de 10 mL herméticamente cerrado 1 Termometro 1 Pinzas para vaso de precipitado

Datos: PDF= 585 mmHg mÉmbolo=8 g

D∫¿=1.82cm¿

760 mmHg = 1.013 x 106 dinas / cm2

P= f / A = m * g / A Émbolo

Desarrollo:

PRIMERA PARTE:1. Se montó la jeringa como se indica en el manual.

2. Se presionó ligeramente el embolo para que este regresara a una presión inicial

3. Colocamos la pesa mas pequeña en el embolo para que el embolo regrese a un V1 y una presión P1

4. Colocamos la pesa mas grande en el embolo para que el embolo regrese a un V2 y una presión P2

5. Colocamos las dos pesas en el embolo para que el embolo regrese a un V3 y una presión P3.

Segunda parte:

1. Montamos la jeringa como se muestra a continuación:

Presionamos ligeramente para que tome un V0 correspondiente a una T0 que será la temperatura ambiente del agua, para una presion P0 constante.

2. Calentar y agitar constantemente hasta 40 °C, presione ligeramente y anotar el V1 y P1

3. Seguimos calentando y anotamos volúmenes y temperatura de 60°C, 80°C y temperatura de ebullición del agua.

Tercera parte:

1. Se realiza el mismo procedimiento que en la anterior el mismo armado.2. Se calienta hasta 40°C y se coloca la presa chica oprimiendo ligeramente para obtener un

V1 correspondiente a P1 y una T1 3. Continuamos hasta 60°C y se coloca la pesa grande oprimiendo ligeramente obteniendo un

V2, T2 y P1

Cálculos:

Primera parte:

1.PO=PDF+PÉmbolo

PÉmbolo=m∗gπ∗r2 =

8gr∗981cm / ¿s 2

π∗0.91cm2 =3016.65dinascm2 ¿

750mmHgx

=1.013∗106

3016.65

x=2.2232mmHg

P0=585mmHg+2.232mmHgP0= 587.26 mmHg

2. P1=P0+PPesa

PPesa=233 g∗981

π∗0.912=87860.21

dinas

cm2

87860.21 = 65.91 mmHg P1 = 587.26 +65.91= 653.18 mmHg

3. P2=P0+Ppesa2

Ppesa2=338.5∗981

π∗0.912=146496.5419

146496.5419=109.90mmHgP2= 587.26 mmHg + 109.9 mmHg= 697.16 mmHg

4. P3=P0+P1+P2

P3=587.26+653.18+697.16=1937.6mmHg

Segunda parte:

K=( vt )K0=

V 0

T 0

= 1.5293.13 ° k

=5.11∗10−3cm3

k

K1=V 1

T1

= 2313.13 ° k

=6.38∗10−3cm3

k

K2=V 2

T2

= 5333.13 ° k

=0.015 cm3

k

K3=V 3

T3

= 8353.13° k

=0.022cm3

k

K4=V 4

T 4

= 9365.13° k

=0.024cm3

k

Tercera parte:

PVT

= erg° k

653.18∗8313.13

=16.68erg°k

697.85∗5333.13

=10.47erg°k

Cuestionario.

1) Tablas de datos:

Tabla primera parte:

P=dinascm2

V=cm3 PV=erg

P0= 793. 19 * 103 11.5 mL 9.1216 *106

P1= 882.22 * 103 11 mL 9.7044 *106

P2= 941.63 *103 10 mL 9.4163* 106

P3= 2617.05 * 103 9 mL 23.55 *106

Tabla segunda parte

T (°C) T (°K) V(cm3) V/T (cm3/°K)

20 293.13 1.5 5.11*10-3

40 313.13 2 6.3*10-3

60 333.13 5 0.015

80 353.13 8 0.022

92 365.13 9 0.024

Tabla tercera parte

T (°C) T (°K) V(cm3)P=dinas

cm2

PVT

= erg° K

40 313.13 8 793156.65 20263.95

60 333.13 5 792025.41 11887.63

2) Graficas

Grafica tabla 1:

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 120

500

1000

1500

2000

2500

3000

V-P

volumen

Presión

Grafica tabla 2:

280 290 300 310 320 330 340 350 360 3700

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

T-V

Temperatura

Volumen

3) De la primera parte, analizando la gráfica, si el gas se expande, su presión tendrá que: Disminuir.

4) De la segunda parte, analizando la gráfica, para que un gas se expanda, su temperatura tendrá que: Expandir

5) Analizando las tablas de resultados, los valores de PV, V/T y PV/T, ¿Por qué no son constantes? Por qué en los tres casos algo varía como es la presión, el volumen o la temperatura y por eso no puede llegar a ser constante. Y esto se comprueba por las leyes de los gases.

Observaciones:

En la primera parte de la practica comprobamos la ley de Boyle donde se comprueba prácticamente que el volumen es inversamente proporcional a la presion, es decir si la presion aumenta el volumen disminuye y esto lo vemos al colocar las pesas vemos como al ejercer mas presion el volumen disminuye.

En la segunda parte se comprobó que si se mantiene una presion constante, el volumen y la temperatura están relacionados es decir que son directamente proporcionales entre sí, si uno aumenta el otro también ya que la temperatura hace que las moléculas del gas no estén tan juntas es decir disminuya su fuerza de atracción entre ellos haciendo que el volumen se expanda.

En la tercera parte se comprobó la ley combinada de los gases, por lo que se observó la relación que existía entre los modelos matemáticos de los experimentos anteriores donde el volumen ocupado por el gas es inversamente proporcional a las presiones y directamente a las temperaturas a las cuales fue sometido.Es por ello que con esta práctica se observó el fenómeno de la ley de los gases por lo que se demostró el objetivo de la práctica.

Conclusiones:

La práctica se realizó correctamente cumpliendo con el objetivo de la misma ya que se comprobaron las tres leyes de los gases ideales: Ley de Boyle, Ley de Charles y la Ley combinada, además que se calcularon presiones desde áreas donde se emplea una fuerza y no solo eso sino que se utilizaron conocimientos previos de la parte teórica de la materia de conversiones en este caso en

mmHg, dinas

cm2 .

BIBLIOGRAFÍA

1.-Chang, Raymond. Chemistry. 7ma ed. New York: McGraw-Hill, 1994.

2.-Silberberg, Martin S. Química: La naturaleza molecular de la materia y el cambio. 2a ed. Boston:

McGraw-Hill, 2002

3.-Petrucci, Ralph H., William S. Harwood y F. Geoffrey Herring. Química General: Principios y

Aplicaciones Modernas. Ed 8va. New Jersey: Pearson, 2007.