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LEY DE BOYLE-MARIOTTE I. OBJETIVOS: 

Confirmar de manera experimental la ley de Boyle.



Medir punto a punto la presión P del aire a temperatura ambiente en dependencia con la posición del embolo S.



Determinar experimentalmente la relación existente entre la presión y el volumen de aire a temperatura constante.



Calcular experimentalmente el trabajo realizado por un pistón al comprimir un gas.



Analizar con base a gráficos obtenidos los datos experimentales de presión y volumen, qué tanto se ajusta el aire al comportamiento ideal a las condiciones de trabajo en el laboratorio.



Estimar el valor de la constante k, en la ley de Boyle, para el aire a la temperatura del laboratorio a partir de las graficas obtenidas.

II. EQUIPOS Y MATERIALES:

Un equipo de demostración de Boyle Mariotte 3B scientific

III. MARCO TEORICO: GASES Los gases fluyen como líquidos y por esta razón ambos se llaman fluidos la diferencia principal entre un gas y un líquido es la distancia entre sus moléculas. En un gas las moléculas están alejadas y libres de la fuerza de cohesión que denominan sus movimientos como en la fase liquida o solida. Sus movimientos tienen menos restricciones. U gas se expande en forma indefinida, y llena el espacio que tenga disponible. Solo cuando la cantidad de gas es muy grande, por ejemplo en la atmosfera de la tierra o en una estrella, las fuerzas de la gravedad si limitan la forma de la masa de un gas. LEY DE LOS GASES IDEALES: La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura. Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.

Diagrama presión-volumen a temperatura constante para un gas ideal. ECUACIÓN DE ESTADO: La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad de un gas ideal es: PV=nRT………….(1) Donde:

T es la temperatura del gas V es el volumen del gas P es la presión del gas N es el número de moles R es la constante universal de los gases RELACION DE PRESION VOLUMEN: LEY DE BOYLE-MARIOTTE La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, 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 presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

Además se obtiene despejada que:

disminuye, mientras que si la

Donde: = Presión Inicial = Presión Final = Volumen Inicial = Volumen Final

Esta Ley es una simplificación de la Ley de los gases ideales particularizada para procesos isotermos. Junto con la ley de Charles y Gay-Lussac y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen la conducta de un gas ideal. Las tres leyes pueden ser generalizadas en la ecuación universal de los gases. IV. PROCEDIMIENTO: CASO 1: por encima de los 10 N/cm2 1. Disponga del equipo de demostración de la ley Boyle mariotte sobre la mesa de trabajo 2. Coloque el embolo en la posición S0=24cm. En caso que resulte difícil de girar el embolo, hágalo girar un poco a la derecha e izquierda, de manera que la junta tórica entre en contacto con el aceite de la silicona 3. cierre la válvula, lea y anote la presión en la tabla 1 4. desplace el embolo a la marca de 65 cm, girando la empuñadura, vuelva a realizar la medición de presión y anótela en la tabla 1.

5. repita el proceso en pasos de 20 cm hasta llegar a la máxima posición 6. proceda a abrir la válvula de dosificación y coloque el pistón en una posición inicial de S0=12cm, repitiendo los pasos anteriores salvo que la segunda posición será en 11cm y registre estos valores en una segunda tabla CASO 2: por debajo de los 10 N/cm2 1. Comience con una longitud de columna de aire de S 0 20cm. 2. Cierre la válvula de dosificación y registré los valores de presión. 3. Desplace el embolo a la marca de 8cm, vuelva a realizar la medición de la presión y registre en una tercera tabla similar a la primera estos datos 4. Repita el proceso en pasos de 20cm hasta llegar a 65cm Cuadro referente a la compresión a una temperatura de 26.9°C.

Cuadro referente a la expansión a una temperatura de 26.9°C.

GRAFICA

PRESION VS VOLUMEN - EXPANSION 250000 200000 150000 PRESION (N/CM2)

100000 50000 0

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 VOLUMEN (cm3)

VI. CUESTIONARIO: 1. Grafique sus datos de P vs volumen en papel milimetrado y calcule el área bajo la curva ¿esta área coincide con la de la integral de tu grafica calculada con el logger pro? Cuadros anexados 2. Compara los resultados que calculaste vs los obtenidos con la computadora ¿coinciden? No, solo se aproximan 3. ¿Qué es un gas ideal? Se denomina gas perfecto o ideal, aquel que obedece exactamente las leyes de Boyle, Charles, etc., en cualquier circunstancia. Un gas que se comporta exactamente como describe la teoría cinética; también se le llama gas perfecto. En realidad no existen gases ideales, pero en ciertas condiciones de temperatura y presión, los gases tienden al comportamiento ideal. 4. ¿Cuántas moléculas de gas hay en un recipiente? De dos ejemplos. Lo que se sabe es que en una condición ideal 1mol de moléculas=6,02x10 (23) moléculas y esto ocupa un volumen de 22,4litros. Así que si en 22,4litros=6,02x10 (23) moléculas

Ejemplos: 1. 1 litro=2,69x10 (22) moléculas 2. 50 litros es como decir 50kg = 50000g la masa molar del oxigeno (molecula: O2) es 32 uma o 32 gramos (para ser mas practicos) 1mol(O2)--------------------------32g x -------------------------- 50000g X=

50000∗1 X =1562.5 mol 32

1 mol=6.023∗1022 moleculas

Lluego: 6.023x10 22moléculas--------------1mol y -------------- 1562.5 mol 22 22 Y =1562 .5∗6.023∗10 Y =9410. 93∗10 moleculas

5. ¿Por qué es necesario usar temperatura absoluta cuando se hace cálculos con ley de gas ideal? Porque es necesario tener una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de éste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas.

6. Un gas ideal se mantiene a volumen constante al principio su temperatura es de 10°c y su presión de 2.5 atm ¿Cuál es la presión cuando la temperatura es de 80°c? P1/T1=P2/T2 2.5/10=P2/80

P2=20 atm

VII. PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES: 

Comprobar experimentalmente la ley de Boyle - Mariote, hallando la relación que existe entre la presión y volumen de un gas (aire) a una temperatura constante, y determinar experimentalmente la presión atmosférica en la ciudad de Lima. Cabe mencionar que la temperatura registrada fue de 26.9 °C.

VIII. OBSERVACIONES: 

Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al aumentar el volumen, la presión disminuye. Por ello se usa una diagonal isotérmica para representarlo en una gráfica. , aumenta y que al multiplicar y se obtiene P.V.

IX. CONCLUSIONES:

 Las relaciones de presión-volumen de los gases ideales están gobernadas por la ley de Boyle: el volumen es inversamente proporcional a la presión.  El comportamiento del aire se aproxima bastante bien al de un gas ideal (obsérvese el ajuste de la isoterma a los datos experimentales).  De la tabla No. 1 se puede deducir que, efectivamente, a temperatura constante la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen de acuerdo con la ley de Boyle.  La difusión de los gases demuestra el movimiento molecular aleatorio.  El trabajo de acuerdo con las graficas es el área bajo la curva.

X. BIBLIOGRAFIA:  http://www.educaplus.org/play-117-Ley-de-Boyle.html  http://html.rincondelvago.com/ley-de-boyle_1.html  http://ar.answers.yahoo.com/question/index;_ylt=Arl8LWJblLQ497d9TFtn.6X M.At.;_ylv=3?qid=20090719141001AAKYzup  http://www.fisicanet.com.ar/fisica/gases/resueltos/tp02_gases_ideales_probl ema02.php  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte  http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=ley%20de%20boyle