“UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH SANTIAG ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA DE INGENIERIA AMBIENTAL DEMOSTRACIÓN DE LA LEY DE BOYLE ALUMNO
:
ROSALES ROJAS Alejandro Adrián
CÓDIGO
:
151.0103.196
DOCENTE
:
BARBA REGALADO Alejandro HUARAZ-ANCASH
I.
FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................................................... 3
II.
METODOLOGÍA: ...............................................................................................................................
4
1.
MATERIALES Y REACTIVOS ....................................................................................................
4
2.
PROCEDIMIENTO .........................................................................................................................
4
CÁLCULOS Y RESULTADOS:...................................................................................................
6
Datos y observaciones:..............................................................................................................
6
III. 1. IV.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: ................................................................................................ 7
V. CONCLUSIONES: .............................................................................................................................
8
VI.
RECOMENDACIONES: ................................................................................................................ 9
VII.
BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................................................................
VIII.
APÉNDICE ....................................................................................................................................
9 11
1
INTRODUCCIÓN
La presente práctica tiene como objetivo demostrar experimentalmente la Ley de Boyle y que es una propiedad importante de los gases, también demostrar que en los gases el producto de la presión y el volumen es constante y no varía la temperatura.
2
I.
FUNDAMENTO TEÓRICO
En general las moléculas de un gas se encuentran muy alejadas unas de otras. Se mueven al azar en todas las direcciones, chocando entre ellas mediante un movimiento caótico continuo que cubre todo el espacio dentro del recipiente en el cual se encuentra el gas. Se supone que el gas ejerce presión sobre las paredes del recipiente que lo contiene debido a que las moléculas del gas chocan con las paredes del mismo. La presión ejercida por un gas depende de dos factores: el número de moléculas por uni dad de volumen y la energía cinética media de las moléculas. Un cambio de alguno de estos factores modificara la presión del gas. Si el número de moléculas de un volumen constante aumenta, la presión se incrementa. Si el número de moléculas y el volumen permanecen constantes, pero aumenta la energía cinética de las moléculas, la presión también aumenta. Si el número de moléculas de un recipiente permanece constante, pero el volumen disminuye, la presión aumenta inversamente según el volumen disminuya, mientras la temperatura y la masa del gas se mantengan invariable. Esta es, en esencia, la primera de las leyes que describen el comportamiento del estado gaseoso. Se la conoce como ley de boyle y fue anunciada por Roberth Boyle en 1662, quien la dedujo a partir de la observación de datos experimentales. En los países latinos se la denomina “ley de boyle – mariotte” por qué este último investigador la anuncio independientemente en Francia 15 años más tarde. La ley de boyle se enuncia: “a temperatura constante, el volumen
ocupado por una masa de gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre el”
La expresión matemática de la ley es:
. , , DONDE:
3
, presión y volumen iniciales Presión y volumen finales Utilizando dicha fórmula es posible conocer el volumen que ocupara un gas cuando se varíen las condiciones de presión inversamente, la misma ley permite calcular la presión cuando el volumen varía. Esto obviamente, siempre que sean conocidas las condiciones iniciales de presión y el volumen. Representando gráficamente la ecuación:
. , (P vs V) se obtiene una curva
denominada hipérbola equilátera o curva de las isotérmicas.
II.
METODOLOGÍA: 1. MATERIALES Y REACTIVOS
un tubo anemométrico
una ampolla de nivel (pera)
una pinza
una regla de madera de 50cm.
Un soporte con pinzas tipo nueces
Un termómetro
Una manguera látex
2. PROCEDIMIENTO Experimento N° 1 “comprobación de la ley de boyle – mariotte” 1. Una vez montado el equipo, se deja un volumen de aire menor que la graduación que presente el tubo neumometrico y se cierra este, para evitar la salida del aire. Luego se sube y se baja la ampolla de nivel para expulsar las burbujas de aire, que puedan encontrarse en la manguera látex. Asegúrese de que no haya escapes de aire en el equipo. 4
2. Para asegurar que todas las uniones están bien cerradas se hace descender y subir la ampolla de nivel y se observara si el nivel en el tubo neumometrico permanece constante. De detectarse algún escape es probable que se tenga que reemplazar el empalme de goma. Luego, dejar el equipo hasta que el agua se iguale a la temperatura ambiente. 3. Colocar la ampolla de nivel a una altura conveniente de tal modo que el agua que contiene enrase con el agua del tubo neumometrico 4. Levantar la ampolla hasta que la diferencia de niveles sea 40 cm. Medir dicha altura con una regla que se encuentra en la mesa de trabajo. Regist rar el volumen ocupado por el gas.
5. Luego descender la ampolla por debajo del nivel de la mesa a una distancia de 40 cm. Registrar el volumen ocupado por el gas en dicha posición. 6. Luego se anota la temperatura del experimento y ebullición de agua, la presión atmosférica y el volumen muerto (Vm).
Experimento N°2: “Medicion de la presión de un gas en el laboratorio”
5
1. Llenar el tubo en U de la figura 2, hasta la mitad con agua, o usar un manometro de mercurio.
2. Armar el equipo esquematizado en la figura 2, para ello quitar la manguera del mechero del balón de gas propano manteniendo la llave cerrada.
3. Abrir la llave del gas suavemente, para evitar que salte el agua por el extremo libre del tubo en U.
4. Leer la diferencia de niveles de ambos ramales, evitando el error de paralaje.
III.
CÁLCULOS Y RESULTADOS: Proceso isotérmico: (T=cte)
= () ,= ,= 1. Datos y observaciones: Experimento Nº1: Datos:
16 88 25.1 13.63 24.5 6
29.8 487.1 Primeramente se midió el agua que se llenó en el tubo obteniendo: 20.5 ml. Para posteriormente se procedió a revisar si había fuga o no concluyendo que en el equipo no había ningún tipo de fuga. Luego midió el volumen del gas que estaba presente en el tubo el cual fue: 29.5ml, claro que no era el volumen total puesto que más adelante recién se midió el volumen muerto. Posteriormente se se subió la ampolla a 40 cm. Del nivel. Observamos que el volumen del gas se redujo en 1 cm. En seguida se bajó de nivel la ampolla pudiendo observar que el volumen del gas aumenta en 1 cm. Finalmente se procedió a medir el volumen muerto obteniendo un total de 4 ml. Y también medimos la temperatura del experimento el cual resulto 21°C.
IV.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: -
Para él cálculo de la cantidad de calor absorbido en la vaporización se utilizó el mercurio como un reactivo arbitrario para determinar la presión de vapor, esto a una determinada temperatura.
-
En la teoría se dice que cada liquido (en nuestro caso el mercurio), tiene su presión de vapor característica a una temperatura dada, en la práctica pudimos comprobarlo, ya que cuando tuvimos una temperatura fija (iniciando con 80°C), su tuvo una lectura de la presión en el papel milimetrado, esta presión característica a la temperatura mencionada.
7
-
En la práctica solo consideramos sistemas de un solo componente, ya que el líquido el vapor tienen la misma composición y existe una presión para una temperatura fija
V.
CONCLUSIONES:
-
Observamos que a temperatura constante efectivamente el volumen es inversamente proporcional a la presión. Al aumentar el volumen, las partículas del gas tardan mas en llegar a las paredes del recipiente, y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo entre ellas. Esto
8
significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes. -
VI.
RECOMENDACIONES: -
Todos los grupos deben disponer de los materiales y reactivos requeridos para cada practica
-
Es importante mantener la disciplina durante la realización de la práctica para evitar posibles accidentes.
-
Al llegar al punto de ebullición del agua, retirar la hornilla con sumo cuidado y tomar las temperaturas.
-
Manipular las llaves del balón con suma precaución, ya que si cerramos todas las llaves podemos reventar el balón cuando su presión interna sea muy extrema para este.
-
Cuando el vacío dentro del balón succione al mercurio dentro del manómetro, estar alerta para cerrar la llave que conecta al manómetro y abrir la que tiene contacto con el exterior.
-
Ajustar correctamente la ampolla de nivel para evitar fugas de agua.
-
Asegurar que en la manguera no haya burbujas para que no haya escape de aire en el sistema.
-
VII.
Realizar los cálculos con sus respectivas unidades.
BIBLIOGRAFÍA -
Enciclopedia Mentor, tomo 1 y 2 Ediciones Castell España – 1993
-
Marron y Pruton, Fundamentos de Fisicoquímica, decimoquinta reimpresión 1984 - Ediciones Limusa
-
México – 1984
Enciclopedia Autodidáctica Lexus (Química), tomo VII
Editores
Lexus Colombia – 1997
9
-
Enciclopedia de la Ciencia y de La Técnica, tomo 8 Editorial Océano Barcelona- 1995
10
VIII.
APÉNDICE
INSTALACION CORRECTA DEL EQUIPO
ESTABLECER EL NIVEL DE MERCURIO
CERRAR LAS LLAVES PARA QUE NO ENTRE EL VAPOR DE AGUA
11
AGUA LLEVADA A EBULLICIÓN
CONTROLAR EL TIEMPO Y ANOTAR
LECTURA DEL NIVEL DE MERCURIO
12
