Práctica No. 3 – PROPIEDADES DEL ESTADO GASEOSO

Estudiante: María Fernanda Gutiérrez Barón

Docente: Verónica Isabel Pinzón

COLEGIO LICEO FEMENINO MERCEDES NARIÑO I.E.D J.MÁREA DE CIENCIAS NATURALES

ASIGNATURA DE QUIMICABOGOTÁ,D.C

2015

Objetivos:

Introduccion:

Marco Teórico:

Procedimiento:PARTE I. DETERMINAR CANTIDAD DE MATERIA EN LOS GASES

a. Presión: La presión se define como fuerza por unidad de área, Es una magnitud física que permite expresar la fuerza que un cuerpo ejerce sobre la unidad de superficie. En el Sistema Internacional, dicha magnitud se mide en una unidad que se conoce como pascal (Pa), que equivale a la fuerza total de un newton sobre un metro cuadrado. La fuerza que ejerce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumergido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo. Una característica del punto del fluido en equilibrio, que dependerá únicamente de sus coordenadas.

b. Volumen: El volumen es el espacio que ocupan los cuerpos. es decir, la cantidad de espacio que ocupa su materia y que por la condición de impenetrables de los cuerpos no podrá ser ocupada por otro cuerpo a la vez. Respecto a las distintas unidades de medidas que el Sistema Internacional de Unidades establece podemos subrayar que en el caso del volumen sólido nos encontramos con el metro cúbico, el kilómetro cúbico, el hectómetro cúbico o el decámetro cúbico. No obstante, el sistema inglés instaura como medidas la pulgada cúbica, el pie cúbico o milla cúbica, entre otras. Existen distintas formas de medir el volumen de los cuerpos; para medir el volumen de un líquido se emplea un instrumento transparente como cilindro graduado o probeta, bureta y pipeta, generalmente tienen una escala de gradualidad de centímetros cúbicos o mL

c. Temperatura: la temperatura es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo, de un objeto o del ambiente. Dicha magnitud está vinculada a la noción de frío (menor temperatura) y caliente (mayor temperatura). La temperatura de un sistema se define en Termodinámica como una variable que se mide por los cambios observados en las propiedades macroscópicas de la materia cuando cambia la temperatura. La ecuación de estado de un gas ideal relaciona las propiedades macroscópicas, presión P, el volumen V y temperatura T.

PV=mRT

Siendo m el número de moles.

d. Cantidad de materia: Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerda que la cantidad de gas la medimos en moles. El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas: Sí aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen y Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye

1.- Rellena los siguientes datos con la ayuda del simulador.

    H2     CH4     Cl2     I2  moles 15  8,3  7,5  3 masa matraz vacío 175  175  175  175 masa matraz + gas 380 482,8 882,5 1.111,4masa sólo gas 250  307,8 707,5 936,4masa molar 13,6  37,08  94,3  312,13

2.- ¿Cuántas moléculas hay en cada matraz?

    Número de moléculas  matraz vacío 0matraz con 15 mol de H2 30 matraz con 8.3 mol de CH4 41,5 matraz con 7.5 mol de Cl2 22.5 matraz con 3 mol de I2 6 

3.- ¿Cuántos átomos hay en cada matraz?

    número de átomos  matraz vacío 0matraz con 15 mol de H2

matraz con 8.3 mol de CH4

matraz con 7.5 mol de Cl2matraz con 3 mol de I2  

4.- ¿Cuál es el matraz que contiene más hidrógeno?

    átomos de H  matraz con 15 mol de H2 30 matraz con 8.3 mol de CH4 33,2 

5.- Redacta un pequeño informe explicando la estrategia que has seguido para realizar las pesadas. (¡Aprovecha la otra cara del folio!) * Primero se pedía cuanto pesaba el matraz vacío, entonces lo primero que se hizo fue colocar el matraz vacío en la balanza y se empezó a cuadrar los números para encontrar el equilibrio entre el matraz y la balanza y luego hallar el peso del matraz vacío, este peso se hallaba sumando los números de cada nivel.* Luego

PARTE II. LEYES DE LOS GASES

1. A partir de la información que le ofrece la página y demás información consultada, realice un cuadro comparativo teniendo en cuenta el siguiente modelo:

LEY EXPLICACIÓN FORMULA GRÁFICA EJEMPLOSLEY DE BOYLE Esta ley nos permite

relacionar la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.La ley de Boyle (conocida también como de Boyle y Mariotte) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.Lo cual significa que:El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica

En un globo que inflas, a mayor presión ejercida, el volumen del globo aumenta.

LEY DE CHARLES Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante. Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.

Si disminuye la temperatura aplicada al

en un globo aerostático. Calientas el gas y este tiende a expandirse más (es decir, el volumen aumenta) logrando elevar el globo a mayor altura.

-una botella de

gas, el volumen del gas disminuye.

Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante).

plástico con agua o un refresco a medio llenar en la nevera. Si la vemos más tarde, vemos que el plático se ha abombado, es decir, el volumen de la botella ha bajado. Eso es porque la temperatura ahora es menor, y la presión sigue constante (la atmosférica)

LEY DE GAY-LUSSAC

Cuando se investiga experimentalmente como depende entre sí el volumen y la temperatura de un gas a una presión fija, se encuentra que el volumen aumenta linealmente al aumentar la temperatura. Esta relación se conoce como Ley de Charles y Gay-Lussac, y se puede expresar algebraicamente por:

V = V0(1 + "t)

Donde V0 es el volumen que a la temperatura de 0 ºC, " es una constante que tiene aproximadamente el valor 1/273 para todos los gases y t es la temperatura en la escala Celsius. Esta ecuación establece que el volumen de un gas aumenta linealmente al aumentar su

en las ollas a presión (el volumen es constante. Si calientas la olla, el gas en su interior aumenta su presión.

temperatura.LEY COMBINADA DE GASES

en una ley que nos indica a la vez la dependencia del volumen de una cierta masa de gas con respecto a la presión y la temperatura. Esta ley conocida como ley combinada de los gases se enuncia como sigue: Para una masa determinada de cualquier gas, se cumple que el producto de la presión por el volumen dividido entre el valor de la temperatura es una constante.

V1   . P1   = V2   . P2        T1            T2

en la tanques de gas, trabajar con esto es muy peligroso porque si llenas de mas el tanque, el gas tiende a expandirse a cierto nivel de temperatura, por eso se aplica esta ley en este oficio.- en los compresores de aire, el mismo tiene un medidor de presión

ECUACION DE ESTADO

La ecuación de estado más sencilla es aquella que describe el comportamiento de un gas cuando éste se encuentra a una presión baja y a una temperatura alta. En estas condiciones la densidad del gas es muy baja, por lo que pueden hacerse las siguientes aproximaciones:no hay interacciones entre las moléculas del gas,el volumen de las moléculas es nulo.La ecuación de estado que describe un gas en estas condiciones se llama ecuación de estado de un gas ideal.

P . V = n . R . T

2. Realice dos (2) ejercicios para cada ley, de los que propone la página, resuélvalos y explique

el proceso en cada uno.

LEY DE AVOGADRO:

1.condiciones iniciales condiciones finalesn1= 0,277 v1=2240ml n2= v2= 6700ml

primero reemplazamos los valores que tenemos en la ecuación

2240/0,227= 6700/n2

Ahora despejamos n2 de la ecuación que es lo que necesitamos hallar.

n2= 6700*0,277/ 2240

Luego de que la despejamos la resolvemos y nos da el valor de n2

n2= 0,8

2. Condiciones iniciales condiciones finalesn1= 0,659 v1= L n2= 0,5 v2= 1,07 L

Primero se reemplazan los valores que nos dan en la ecuación

v1/0,659 = 1,07 / 0,5

Después de despeja v1 , que es lo que se necesita hallar

v1= 1,07 / 0,5 * 0,659

Por último hay que realizar las operaciones y se obtiene el valor de v1

v1= 1,33

LEY DE BOYLE:

Condiciones iniciales condiciones finales

P1= 803 mmHg v1= L P2= 1026 mmHg V2= 1098 ml

Primero hay pasar los 1098 ml a litros para poder hallar v1 en litros

1 L 1000ml = 1*1098 / 1000 = 1,098x 1098

Ahora que ya se tiene los ml en litros reemplazamos datos en la ecuación

803* v1 = 1026 * 1,098

Luego despejamos v1 que es lo que se pide hallar.

V1 = 1026* 1,098/ 803

Después se resuelven las operaciones y se halla el valor de v1

v1= 1,40

2.Condiciones iniciales condiciones finales

P1= 895 mmHg V1= 1.919L P2= 789mmHg V2= L

Primero hay que reemplazar los valores en la ecuación

895*1.919 = 789* v2

Luego despejamos V2 , para hallar su valor.

v2= 895*1.919/789

Después se resuelve la ecuación , Para hallar el valor de v2

V2= 2.177

LEY DE CHARLES

Condiciones iniciales condiciones finales

T1= K V1= 6840ml T2= 95K V2= 4670ml

Primero se reemplazan los valores en la ecuación

6840/T1 = 4670 / 95

Después se despeja T1 , que es el valor que piden hallar

2.177

139,14

T1= 95 * 6840 / 4670

Luego se resuelve la ecuación para hallar el valor de T1

T1= 139,14

2.Condiciones iniciales condiciones finalesT1= 117,9 k V1= 2780 ml T2= °c V2= 1370 ml

Primero hay que reemplazar los datos en la ecuación

2780/ 117,9 = 1370 / °c

¿Cuántos moles de un gas ideal hay en un volumen de 1.66 litros

si la temperatura es 138.74 K y la presión es 3207 mmHg ?

¿Cuál es la presión en atm de un gas ideal, si 0.765 moles

ocupan un volumen de 1.64 litros a la temperatura de -240 ºC ?

3. Consulte y resuma las biografías de cada uno de los científicos que propusieron las leyes.

Robert Boyle

Nació el 25 de Enero 1627 en Lismore, Irlanda. Cursó estudios en Eton desde 1835 a 1639. Posteriormente viaja por Europa. Desde 1656 vivió en Oxford donde colaboró con Robert Hooke. Realizó importantes contribuciones a la Física y la Química, pero es sobre todo conocido por Las leyes de Boyle en donde describe el gas ideal. Estas leyes aparecen en el apéndice de su trabajo escrito en 1661, Nuevos experimentos de Fisiomecánica. El apodado como el "Padre de

la Química moderna", fue el primero en emplear el término "Análisis Químico" en su actual significado. Es muy conocida su ley: "A temperaturas iguales, los volúmenes de los gases están en razón inversa a la presión". En su libro Sceptical Chymist (1661) contradecía los puntos de vista de Aristóteles acerca de los cuatro elementos, tierra, aire, fuego y agua. Opinaba que la materia estaba compuesta de corpúsculos los cuales eran diferentemente construidos sobre diferentes configuraciones de partículas primarias. Perteneció a la Real Sociedad. Causó una gran influencia en Isaac Newton y algún tiempo después, en otros científicos.

Murió el 30 de Diciembre 1691 en Londres.

Jacques Alexandre César Charles

Jacques Alexandre César Charles, químico, físico y aeronauta francés, nació en Beaugency (Loiret) el 2 de noviembre de 1746 y falleció en París el 7 de abril de 1823.Al tener noticias de las experiencias de los hermanos Montgolfier con su globo aerostático propuso la utilización del hidrógeno, que era el gas más ligero que se conocía entonces, como medio más eficiente que el aire para mantener los globos en vuelo.En 1783 construyó los primeros globos de hidrógeno y subió él mismo hasta una altura de unos 2 km, experiencia que supuso la locura por la aeronáutica que se desató en la época.Su descubrimiento más importante fue en realidad un redescubrimiento ya que en 1787 retomó un trabajo anterior de Montons y demostró que los gases se expandían de la misma manera al someterlos a un mismo incremento de temperatura.El paso que avanzó Charles fue que midió con más o menos exactitud el grado de expansión observó que por cada grado centígrado de aumento de la temperatura el volumen del gas aumentaba 1/275 del que tenía a 0°C . Esto significaba que a una temperatura de -275 °C el volumen de un gas sería nulo (según dicha ley) y que no podía alcanzarse una temperatura más baja.Dos generaciones más tarde Kelvin fijó estas ideas desarrollando la escala absoluta de temperaturas y definiendo el concepto de cero absoluto.Charles no público sus experimentos y hacia 1802 Gay-Lussac publicó sus observaciones sobre la relación entre el volumen y la temperatura cuando se mantiene constante la presión por lo que a la ley de Charles también se le llama a veces ley de Charles y Gay-Lussac.

Joseph Louis Gay-Lussac

Químico y físico francés .Nació el 6 de diciembre de 1778 en Saint Léonard. Cursó estudios en la École Polytecnique y en la École des Ponts et Chaussées de París. Es profesor en varios institutos y, de 1808 hasta 1832, profesor de física en la Sorbona. En el año 1804 realizó una ascensión en globo con la intención de estudiar el magnetismo terrestre y observar la composición y temperatura del aire a diferentes altitudes. En 1809 formula la ley de los gases que sigue asociada a su nombre. La ley de Gay-Lussac de los volúmenes de combinación sostiene que los volúmenes de los gases que intervienen en una reacción química están en la proporción de números enteros pequeños. Investigó junto con el alemán Alexander von Humboldt, la composición del agua, descubriendo que se compone de dos partes de hidrógeno por una de oxígeno.

Años antes, formuló una ley, independientemente del físico francés Jacques Alexandre Charles, que afirmaba que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presión se mantiene constante; hoy se conoce como ley de Charles y Gay-Lussac. En 1809 trabajó en la preparación del potasio y el boro e investigó las propiedades del cloro y del ácido cianhídrico. En 1831 fue miembro de la Cámara de los Diputados y en 1839 del Senado. Joseph Louis Gay-Lussac falleció el 9 de mayo de 1850 en París.

Clapeyron, Émile (1799 - 1864).

Ingeniero y físico francés considerado uno de los fundadores de la termodinámica.Estudió en la Escuela Politécnica y la Escuela de Minas antes de marchar a San Petersburgo en 1820 para enseñar en la Escuela de Caminos y Comunicaciones. Sólo volvió a París después de la revolución que tuvo lugar en Francia en 1830. Allí emprendió la construcción de la primera línea férrea que unió París con Versalles y Saint - Germain.En 1834 aportó su primera contribución a la creación de la termodinámica moderna, al publicar una memoria titulada Force motrice de la chaleur (Fuerza motriz del calor), en la que desarrollaba la obra del físico Sadi Carnot, fallecido dos años antes. En esa memoria, Clapeyron

exponía en particular la representación gráfica del teorema de Carnot, que afirma que el rendimiento de una máquina térmica es máximo cuando la máquina funciona de forma reversible.Clapeyron definió el concepto de transformación reversible en 1843. Esto le permitió escribir el principio de Carnot (correspondiente al segundo principio de la termodinámica) en forma de desigualdad, haciéndolo más utilizable en la práctica. Estableció la llamada fórmula de Clapeyron para hallar el calor latente de un cuerpo puro. Clapeyron también destacó por muchos otros trabajos relativos a la ecuación de los gases perfectos, el equilibrio de los sólidos homogéneos o el cálculo de los esfuerzos en vigas.En 1858 fue elegido miembro de la Academia de Ciencias Francesa.

Análisis y discusión de resultados:

4. Cuestionario: Resuelva los siguiente ejercicios explicando cómo llegó a su respuesta y que variables y leyes de los gases empleo para ello.

a) ¿Qué ley puede expresarse cualitativamente así: “Al comprimir un gas se reduce”?

b) Explica a través del modelo molecular las variables que influyen en los siguientes casos:

a) Al introducir aire en un balón.

b) Al calentar la olla a presión.

c) Al tapar la punta de una jeringa y presionar el embolo.

d) Al “calentarse” los neumáticos luego de un largo trayecto de viaje.

c) Explica por qué se expande un globo de Helio cuando se eleva en el aire. Supón que la temperatura permanece constante.

d) Un gas ocupa un volumen de 12 litros a 30 °C. Sí la presión se mantiene constante y la temperatura se eleva 60 °C:

a) ¿El gas se expande o disminuye su volumen?

b) ¿Qué ley explica el hecho experimental?

c) Determina el nuevo volumen.

e) Define un gas. ¿Cómo se define el estado de un gas?

f) Da alguna razón por la cual los gases se puedan comprimir y expandir.

g) Un gas ocupa un volumen de 50 lt a 3450 mmHg y 25ºC. ¿Qué volumen ocupará a 700 mmHg, si la temperatura no varía?

h) Supón que inhalas 500 ml de aire al respirar una vez. ¿Cuántos litros de aire al respirar un minuto? ¿Cuántos por día?

i) Una muestra de gas amoníaco ejerce una presión de 5.5 atm a 50 °C. determine la presión cuando el volumen del gas se reduce a una décima parte (0.10) de su valor inicial a la misma temperatura.

j) Se tienen 400 ml de un gas ideal a 27 °C y 1 atm. Si se cuadruplica el volumen a igual presión. Determine la nueva temperatura en K.

Conclusiones: