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ÍNDICE 

Objetivos Objetivos generales Objetivos particulares

  

Introducción Procedimiento Tablas de datos de los reactivos Tabla de propiedades físicas de los reactivos Seguridad (CRETI)

      

Tabla de datos experimentales Cálculos Tabla de resultados y/o gráficos Cuestionario Análisis de resultados. Conclusiones Bibliografía

OBJETIVOS 1

OBJETIVO GENERAL. Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases. OBJETIVOS PARTICULARES.  Analizar el comportamiento del aire al calentarse este en relación a su volumen y el aumento de la temperatura.  Comprobar cómo se determina el coeficiente de expansión de los gases y comparar con el valor teórico y considerar los factores que intervienen al realizar el experimento.  Analizar qué pasa con el volumen del aire cuando lo exponemos a un aumento de temperatura y así poder realizar los cálculos necesarios.

INTRODUCCIÓN 2

PROCEDIMIENTO

3

TABLA DE DATOS DE LOS REACTIVOS 4

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AIRE Es de menor peso que el agua

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AIRE Reacciona con la temperatura condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.

Tiene menor densidad que el agua

Está compuesto por varios elementos entre ellos el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono elementos básicos para la vida.

Tiene volumen indefinido

El aire está compuesto principalmente por nitrógeno, oxígeno y argón. Un (1) litro de aire pesa 1,29 gramos, en condiciones normales. Es un buen aislante térmico y eléctrico Los componentes constantes del aire son alrededor de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y el 1% restante se compone de gases como el dióxido de carbono, argón, neón, helio, hidrógeno, otros gases y vapor de agua.

No existe en el vacío Es incoloro Es inodoro

Es insípido Se expande y se contrae Ejerce presión sobre la superficie terrestre REACTIVO

Densidad

% de pureza

Agua

997,04 kg/m³

94%

Temperatura Viscosidad Tensión de ebullición superficial 0.001 kg/ms

99,98 °C

72.8 g (10-3 N/m)

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

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Presión de vapor

Capacidad calorífica molar

Temperatura de fusión

1 cal/g °C

0 °C

Volumen inicial del agua en el vaso de 2000 mL

Volumen inicial del aire (Vimatraz+ Vconexiones)

Temperatura inicial del gas dentro del matraz Erlenmeyer

76 mL

293 mL

25ºC

Tabla 1. Datos iniciales del experimento. No. de dato

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T(ºC)

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V(H2O) 76 en mL

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Tabla 2. Datos obtenidos respecto al volumen del agua en el vaso de 2000 mL al aumentar la temperatura constantemente. CÁLCULOS  Determinación del volumen inicial del aire. 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑉𝑚𝑎𝑡𝑟𝑎𝑧 + 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒 = 263 𝑚𝐿 + 30 𝑚𝐿 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒 = 293 𝑚𝐿  Determinación del volumen total del sistema 𝑉𝑡 = 𝑉𝑖𝑎𝑖𝑟𝑒 + 𝑉𝑖𝐻2 𝑜 𝑉𝑡 = 293𝑚𝐿 + 76𝑚𝐿 𝑉𝑡 = 369 𝑚𝐿

 Determinación del volumen del gas (aire) respecto a las temperaturas y al volumen del agua. Para el primer par de datos: 𝑉𝑔𝑎𝑠 = 𝑉𝑡 − 𝑉𝐻2 𝑂 𝑉𝑔𝑎𝑠 = 369𝑚𝐿 − 76 𝑚𝐿 𝑉𝑔𝑎𝑠 = 293 𝑚𝐿  Determinación de la pendiente de la recta (ocupando la fórmula).

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𝑚=

𝑚=

𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1

324 − 293 = 1.55 45 − 25

 Determinación del valor de α. 𝛼=

𝑚 𝑉𝑜

Dónde: α= Coeficiente de expansión térmica. m= La pendiente de la recta (esta se determinó con ayuda de la calculadora científica). Vo= Volumen inicial del aire. 𝑚𝐿 1.644 ℃ 𝛼= 293 𝑚𝐿 𝛼 = 5.611𝑥10−3 ℃−1  Calculo del % de error entre el valor obtenido y el valor teórico para α y para la temperatura del cero absoluto. 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 (%) =

│𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙│ × 100 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙

Datos a considerar: 𝛼𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜=

1 = 𝐾 −1 = 3.66𝑥10−3 𝐾 −1 273 𝐾 │3.66𝑥10−3 𝐾 −1 − 5.611𝑥10−3 ℃−1 │ 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 (%) = × 100 3.66𝑥10−3 𝐾 −1 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 = 53.31%

 Extrapolar cuando la temperatura tiende a cero. 𝑉 = 1.644 t=

𝑚𝐿 °𝐶

𝑡 + 251.216𝑚𝐿

𝑉(𝑚𝐿) −𝑏 −251.216𝑚𝐿 𝑚

=

𝑚𝐿 °𝐶

1.644

= −152.80° 7

TABLA DE RESULTADOS Y/O GRÁFICOS No. de dato (z)

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T(ºC)

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V(H2O) 76 en mL

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294

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300

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Vaire (mL)

293

Tabla 3. Resultados del volumen del gas respecto al volumen del agua al aumentar constantemente la temperatura.

Gráfica 1. Volumen del gas vs temperatura.

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CUESTIONARIO 1. Tabular los datos experimentales de volumen y temperatura, incluir una columna con el volumen total a las diferentes temperaturas. R. V(H2O) en mL

T(ºC)

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

76 75 75 73 69 68 67 66 64 62 60 58 56 54 53 51 50 49 48 46 45

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2. Construir la gráfica de volumen contra temperatura. R.

V(H2O) EN ML 80

Volumen vs Temperatuea

70 60 50 40 30 20 10 0

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

3. Efectuar un ajuste de curva, en caso necesario y determinar la pendiente de la recta. M= 1.644 4. Explicar a que corresponde la pendiente de la recta de volumen vs. Temperatura. R= La relación de la pendiente con respecto a la recta se da mediante la ley de Charles y la ecuación de la recta y de esta manera realizamos una comparación de los datos con las siguientes ecuaciones: 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 𝑣 = 𝑉𝑜 ∝ 𝑡 + 𝑉𝑜 𝐿𝑒𝑦 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑙𝑒𝑠 Entonces realizando la comparación de variables tenemos: y=V m=Vo ∝ x=t b=Vo por lo tanto la pendiente corresponde a Vo ∝. 10

5. Determinar el valor de α. R. 5.611𝑥10−3 ℃−1 . 6. Extrapolar la temperatura para cuando el volumen tiende a cero. V(mL)= m t + b despejamos para dejar sola a la temperatura 𝑡 =

𝑉(𝑚𝐿) −𝑏 𝑚

=-152.80 °C

7. Calcular el porcentaje de error entre el valor obtenido y el valor teórico para α y para la temperatura del cero absoluto. R. 53.31%. ANÁLISIS DE RESULTADOS Este es un porcentaje de error muy grande, llegamos a la conclusión de que esto pudo deberse a errores de nosotros como observadores en el proceso de las mediciones, por ejemplo, un mal posicionamiento del termómetro en el vaso de precipitados de 2000 mL o fallas en las mediciones de las temperaturas. CONCLUSIONES Al término de esta práctica se observaron los datos observados en el experimento y con los valores realizamos un análisis explicado en el punto anterior y se comprobó el objetivo general y los objetivos particulares. Podemos concluir que el experimento depende de dos variables la independiente la temperatura y la dependiente el volumen. Así mismo el coefiente de expansión de los gases fue de α. R. 5.611𝑥10−3 ℃−1 . Y el porcentaje de error de este respecto al teórico fue de R. 53.31%. BIBLIOGRAFÍA  Manual de prácticas Química aplicada (Laboratorio), UPIICSA, Marzo 2015, p. 15-19.

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