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LEYES DE LOS GASES Ley de Charles – Gay Lussac Objetivos Encontrar la ecuación de las siguientes variaciones del volumen de un gas al cambiar su temperatura a presión constante y comparar el resultado obtenido con el postulado de Gay-Lussac:”El incremento relativo de un gas producido por el incremento de un grado en la temperatura del mismo; es igual para todos los gases”

Informe/Resultados: 1. Contesta las preguntas incluidas en el procedimiento anterior  ¿Para qué sirven las válvulas del tapón del matraz? Debido a que se tiene que trabajar con presión constante, la válvula permite que no exista ningún flujo; es decir que no ingrese aire o salga de este modificando la presión.  ¿Cómo se puede mantener la presión constante durante el experimento? Con la ayuda de la válvula de Mohr detenemos el flujo de aire hacia el sistema y con ayuda del manómetro de agua que al estar al mismo nivel nos indica que la presión que se encuentra en el sistema es la misma.



¿Con que fin se agita el baño maría durante 10 y 15 segundos?, ¿Por qué hay que mantener la temperatura constante? Para asegurarnos que la temperatura que se encuentra en e el baño maría se la misma que a la que se encuentra el aire dentro del sistema y hay que mantenerlo constante para que no exista una variación en el registro de los datos. 2. Haz un diagrama del aparato empleado señalando sus partes integrantes mas importantes y su función. Baño maría: Permite el calentamiento del liquido ingresado para que este a su ayude al calentamiento del gas (aire) que se encuentra dentro del sistema. Termómetro: Permite el registro del aumento de la temperatura a la que se encuentra el gas (aire del sistema)

Válvula Mohr: Detiene el flujo del gas (aire) es decir no permite la salida ni la entrada al sistemas para que esta permanezca constante. Manómetro de agua: Indica si el sistema se encuentra nivelado cuando el nivel del agua se encuentra a la misma altura, además de indicar el volumen que aumenta el gas cuando se aumenta la temperatura.

3.

Con lo valores de temperatura en °C y los valores de volumen correspondientes y determina la relación V=f(t), un auxiliar valioso es que representes gráficamente tus datos. Reporta la grafica que pueda ser útil en este experimento.

Volumen 152 150 y = 0.7973x + 128.62 R² = 0.9773

148

Series1

146

Isobara

144 142 140

Tem. °C 17

20

23

26

29

Proceso Isobárico Dependiente Independiente(x) (y)

Cuadrados

Productos

Tem °C 18 19 20

Volumen 142.4 143.4 144.6

x2 324 361 400

y2 20277.76 20563.56 20909.16

(x)(y) 2563.2 2724.6 2892

21 22 23 24 25 26 27 28

145.6 146.7 147.4 148.2 148.8 149 149.8 150.6

441 484 529 576 625 676 729 784

21199.36 21520.89 21726.76 21963.24 22141.44 22201 22440.04 22680.36

3057.6 3227.4 3390.2 3556.8 3720 3874 4044.6 4216.8

Promedios x 23

y 146.95

Suma

253

1616.5

5929

237623.57

1) Suma de cuadrados de x (SCx)

∑

∑ SCx =

∑x2

-

(∑ x)2/ n

=

5929

-

5819

=

2) Suma de cuadrados de y (SCy)

110

∑

∑

SCy =

37267.2

∑y2 (∑ y)2/ n = 237623.57 - 237552.0227 =

71.55

3) Suma de productos de xy (SPxy) ∑

∑

SPxy =

∑xy 37267.2

∑

- (∑x∑y)/n 37179.5

= =

87.7

SPxy 87.7

/ /

SCx 110

= =

0.7973

y 146.95

-

mx 18.34

= =

128.62

4) Pendiente

m=

5) b

b=

6) Ecuación de la recta y=mx + b/ v= a+bT

V= 128.61mL + (0.7973mL°C-1) (T) 7) Coeficiente de Correlación

√

r=

SPxy 87.7

√ / (SCx)(SCy) / 88.71

= =

0.989

T: Temperatura aproximada en la que el gas tendría un volumen de 0

α: Coeficiente de expansión

4. Interpreta físicamente, el sentido de las constantes que aparecen en la ecuación y obtén mediante un análisis dimensional el tipo de unidades que debe corresponderles en este trabajo

Constante Ecuación de la Recta m (pendiente) b (Ordenada al origen) r (Coeficiente de correlación) T (Temperatura) α (Coeficiente de Expansión)

Valor v= 128.61mL + (0.7973mL°C-1) (T) 0.7973mL°C-1 128.61mL

0.989 °C

5. Según la ecuación que obtuviste ¿A qué temperatura el volumen del aire seria cero? ¿Es posible que esto pueda realizarse prácticamente? La temperatura seria -162.32°C y al menos en el laboratorio escolar esto no podría llevarse a cabo debido a que sería imposible alcanzar esa temperatura. 6. Escribe en dos formas equivalentes la expresión que encontraste en este experimento pero que incluyan el coeficiente relativo de expansión térmica.

7. Considera una nueva escala de temperatura, relaciónala con tu ecuación, mediante la expresión:

8. Define un Gas Ideal ¿podemos suponer que el aire es un gas ideal? ¿en qué condiciones un gas real puede comportarse como ideal? Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones es decir las fuerzas intermoleculares son despreciables al igual que el volumen y mantiene este estado de agregación a cualquier temperatura y presión. El aire no puede ser considerado como ideal debido a que este al cambiar la presión y temperatura cambia su estado de agregación esto por los compuestos que en él tiene. Para que un gas real se comporte como ideal se tendría que disminuir la presión para que aumente su volumen el cual se convertirá en despreciable y aumentar la temperatura para que las fuerzas intermoleculares sean depreciables.

Cuestionario 1) Defina los siguientes conceptos. a. Sistema. ¿Qué tipo de sistema utilizaste en este experimento? Sistema es una parte física del universo limitado para su estudio, aquella única porción del universo en la cual estamos interesados; existen sistemas macroscópicos y microscópicos. Existen sistemas abiertos (permiten la interacción de materia y energía entre el sistema y sus alrededores) cerrados (permiten el cambio de energía pero no de materia entre el sistema y alrededores) y aislado (no permite intercambio de materia y energía) En este caso usamos un sistema macroscópico cerrado porque hubo un intercambio de energía (la temperatura) al ser esta elevada por el calor que proporcionó el mechero que vendría siendo nuestros alrededores. b. Alrededores. ¿Qué constituía en este experimento los alrededores?

Los alrededores son el medio externo, el entorno o el medio que rodea nuestro sistema. Los alrededores no están constituidos por todo el Universo, sino solamente por aquella parte del mismo que afecta o se ve afectada por el sistema.

En este experimento el alrededor era el calor proporcionado por el mechero ya que éste ocasionaba el cambio en la temperatura de nuestro sistema. También la presión a la que nos encontrábamos en ese momento la cuál sería nuestra constante. c.

Estado del sistema. ¿cuál era el estado inicial de tu sistema?

Propiedad o estado es cualquier magnitud física evaluable de un sistema, es decir medible. El estado se mueve cuando hay un proceso. Cada sistema puede ser referido en función de un pequeño número de variables de estado o propiedades. Las propiedades pueden ser extensivas o intensivas. En nuestro sistema ocupamos propiedades extensivas como el volumen porque depende de la cantidad total de sustancia del sistema. Así como propiedades intensivas como la temperatura ya que ésta no depende de de la cantidad total de sustancia. d. Proceso. ¿Ocurrió algún proceso en tu sistema? Un proceso es un método de operación mediante el cual se logra un cambio de estado. El proceso ocurrió cuando al subir la temperatura el volumen también se vio afectado. Al llevarse a cabo ese cambio hubo un proceso. e. Ecuación de estado

f.

¿Por qué fue importante que reconocieras el estado de equilibrio de tu sistema en este experimento?

Para poder analizar adecuadamente la relación entre volumen y temperatura y la manera en que el cambio de una de estas propiedades afecta a la otra.

Bibliografía: http://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica http://www.netcom.es/pilar_mu/equilibrio.htm Manual de prácticas fisicoquímica. QBP. Págs. 18-24