UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad De Ingeniería Química
Introducción
Ya sabemos que hay muchas sustancias sustancias formadas por moléculas, moléculas, qué es una molécula, y que una sustancia determinada puede presentarse en tres distintos estados de agregación. Para que un sistema gaseoso quede correctamente determinado no alcanza simplemente con conocer la masa de gas, o la cantidad de gas (que se mide en moles). Se deben conocer otras tres ariables, que son! temperatura, presión y olumen. "n gas no tiene olumen propio, por lo tanto ocupar# todo el olumen del recipiente que lo contenga. $stas cuatro ariables no son independientes, lo cual significa que a lo sumo se podr#n poner arbitrariamente tres de ellas, y, autom#ticamente la cuarta quedar# fi%ada. &uan &uando do se quie quiere re estu estudi diar ar e'pe e'peri rime ment ntal alme ment nte e un gas, gas, al e'is e'isti tirr cuat cuatro ro ariables, no se pueden cambiar todas %untas, porque no se llegara a ninguna conclusión. o que se puede hacer e'perimentalmente es de%ar fi%as dos de ellas, y er como ara la tercera en función de la cuarta. $so fue lo que hicieron *obert +oyle (-/ 0 -1) y $dme 2ariotte (-3 0 -45) por un lado y 6acques 7. &harles (/5- 0 48) y 6oseph . 9ay ussac (//4 0 4:3) por el otro. $n este informe trataremos de e'plicar un poco el traba%o realizado por los primeros y las conclusiones a las que llegaron.
1 Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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Objetivos
•
;nestigar e'perimentalmente la alidez de la ley de boyle.
PV =CTE
•
7nalizar con base en el grafico obtenido a partir de los datos e'perimentales de presión y olumen, qué tanto se a%usta el aire al comportamiento ideal a las condiciones de traba%o en el laboratorio.
% Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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Fundamento teórico os #tomos y moléculas, en el estado gaseoso, se comportan como centros puntuales de masa que sólo en el rango de las altas presiones y ba%as temperaturas son afectadas por las fuerzas atractias.
a magnitud de la constante
K
(Proceso isotérmico) es función de la cantidad qumica de gas y
de la temperatura. Para dos estados diferentes y , la ley implica! P1 V 1= P 2 V 2
$s decir, si se e'plora el comportamiento fsico de un gas de acuerdo con la le y de +oyle y asumiendo comportamiento ideal, se puede concluir que, a temperatura constante! Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su olumen se reduce a la mitad. Si el olumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce en un tercio.
& Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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$s usual en los e'perimentos sobre la ley de +oyle obtener un con%unto de datos de presión y olumen, los cuales se pueden representar gr#ficamente para obtener el alor de >. "n gr#fico de P ersus ? da como resultado una hipérbola caracterstica. Si se repite el e'perimento a temperaturas diferentes se genera una familia de hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada lnea, éstas curas se denominan isotermas.
*epresentamos gr#ficamente lo descrito anteriormente como!
Para encontrar el alor de >, se representa la presión como una función del inerso del olumen con el fin de obtener una lnea recta.
' Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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a forma que m#s utilizamos para representar la ey de +oyle corresponde a la primera gr#fica, donde se muestra a una rama de una hipérbola equil#tera.
Fundamento experimental A.- EQUIPOS !A"E#IA$ES Pisceta con agua
7ire atmosférico
( Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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@ermómetro
$quipo de medición isotérmica
%.- P#O&E'I!IE("O E)PE#I!E("A$ •
•
•
•
?erificar el estado óptimo del equipo con el que se a a traba%arA en este caso el equipo de medición isotérmica. 2edir la temperatura del agua de la pisceta, puesto que es a esta temperatura la que se a a mantener constante y con la que amos a traba%ar. *ealizar los apuntes correspondientes. ?aciar agua de la pisceta en el tubo que contiene el medidor de olumen del equipo de medición isotérmica, hasta que este quede totalmente cubierto. $mpezar a tomar medidas de la presión de aire para un olumen determinado de este, se empezara desde 5 cm 8, ir descendiendo hasta un olumen apro'imado de 3.: cm 8 ó 3.8 cm8. @omar apuntes de las medidas puesto que con estas realizaremos c#lculos y graficaremos.
&.- #E*IS"#O 'E !E'I&IO(ES as mediciones obtenidas se presentan en la siguiente tabla! @abla ) Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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?olumen (cm8) 5
Presión (Pa) 5
2edición
0,5 × 10
2edición
0,5 × 10
2edición 8
1× 10
2edición 5
1,5 × 10
2edición :
2,5 × 10
2edición -
4 × 10
2edición /
7 × 10
2edición 4
5
8.:
5
8 5
.:
5
5
.:
5
5
3.:
16.5 × 10
Para realizar la gr#fica de P s B? tenemos! @abla B? (cm C8) 3,:
Presión (Pa) 5
2edición
0,5 × 10
2edición
0,5 × 10
3,4
2edición 8
1× 10
5
3,88
2edición 5
1,5 × 10
2edición :
2,5 × 10
5
2edición -
4 × 10
3,5
5
3,:
5
3,-5
2edición / 2edición 4
5
7 × 10
5
16,5 × 10
Observación *
&omo el traba%o consiste en graficar un proceso isotérmico, se ha medido una temperatura constante igual a
22° C
.
'.- &A$&U$OS De acuerdo a la teora! + Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad De Ingeniería Química PV = K
uego por la e'perimentación la pendiente de la grafica
P vs 1 / V
es
K
A
entonces! −3
K = PV = nRT = 923669,71 Pa / cm
uego con la ecuación de los gases ideales calcularemos la cantidad de moles de aire con la que hemos traba%ado y posteriormente la masa del mismo. nRT =923669,71 Pa / cm
n
Despe%ando
−3
! −3
R=
923669,71 Pa / cm nT
&alculamos el nE de moles n=
Vi Vm
&omo el gas est# a &.F en mol de gas hay .5 lt ?iG5cm8G5ml
?mG.5ltBmol Por lo tanto! n=
4 ml 22,415 <¿ mol
−3
n = 0,1784 x 10
mol
, Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad De Ingeniería Química R=
923669,71 Pa / cm −3
−3
×
0,1784 x 10 mol× 295 K
atmx <
1 atm 5
1.01325 × 10 Pa
×
1l 1000 cm
3
¿ molxK
R= 0,173214 ¿
Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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E.- *#AFI&AS a grafica para la tabla es!
1. Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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$n esta gr#fica podemos obserar la formación de la isoterma, con cuya formación se ha demostrado la ley de +oyle que era uno de los ob%etios de esta e'perimentación. a gr#fica para la tabla es.
11 Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le
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Hbseramos como en los datos se obtiene la recta casi precisa con el a%uste lineal que se le ha dado. De aqu también que se ha obtenido una pendiente −3
m#s precisa. a pendiente obtenida es
960000 Pa / cm
.
&on dicha pendiente realizaremos los c#lculos respectios.
F.- A(A$ISIS 'E #ESU$"A'OS 7 medida que el olumen del aire empieza a descender, la presión a aumentandoA con lo cual se comprobó que la presión es inersamente proporcional al olumen para cualquier gas. De los c#lculos nos damos cuenta que al obtener los moles a los que hemos traba%ado nos permitir# hallar la constante uniersal de los gasesA pero como en este caso permanece constante es necesario siempre determinarlo. &on respecto a los resultados eran los esperados y esto se e refle%ado en las graficas, las cuales comprueban la teora.
&onclusiones I 7 medida que el olumen de aire disminua, aumentaba la presión del aire con lo cual se comprobó que la presión es inersamente proporcional al olumen para cualquier gas, y cumple la relación P?GJ lo cual representa una constante que se mantiene al ariar los alores de presión y olumen de cualquier gas I @ambién pudimos comprobar en esta pr#ctica que la masa del aire permanece constante sin importar los cambios de presión y olumen q sufra
#ecomendaciones I
@ener un conocimiento b#sico sobre la ley de +oyle
I @ener mucho cuidado a la hora de anotar los datos obtenidos en el e'perimento es decir tratar de ser precisos en todo %iblio+ra,a . &hang *. K
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. 7t>ins P.M. K
•
http!BBcorinto.pucp.edu.peBquimicageneralBcontenidoB:CleyesCdeClosC gasesCideales http!BBNNN.slideshare.netBready1'BlabCfsicaCbCinformeCCleyCdeCboyle
1& Laboratorio N1 !a"e" le# de $o#le