“EXPERIMENTANDO “EXPERIMENTANDO CON LAS LEYES DE LOS GASES” Proyecto integrador Reporte de prctica de !a !ey de "oy!e# Mariotte NORMA ISSELA $%E&ADA $%E& ADA AYALA 29 de July de 2016
MOD%LO '(
Introd)cci*n+
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La termodinámica se ocupa solo de variables microscópicas, como la presión, la temperatura y el volumen. Sus leyes básicas, expresadas en trminos de dic!as cantidades, no se ocupan para nada de "ue la materia esta #ormada por átomos. Sin embar$o, la mecánica estad%stica, "ue estudia las mismas áreas de la ciencia "ue la termodinámica, presupone la existencia de los átomos &n este escrito describire brevemente la ley $eneral de los $ases. Las leyes de los $ases $ases relacio relacionan nan las ma$nitudes ma$nitudes "ue intervien intervienen en en sus propieda propiedades' des' el volumen "ue ocupan, (, la temperatura a la "ue se encuentran ) y la presión "ue e*ercen sobre las paredes del recipiente "ue los contienen, +. ue -ay Lussac "uien uni/co las tres leyes' la ley de oye ariotte y las dos leyes de -ay Lussac, Lussac, enuncian enunciando do la ecuació ecuación n $eneral $eneral de los $ases, $ases, nos da la relaci relación ón entre entre la presión presión volumen y temperatura de una determinada masa de $as. &sta ecuación $eneral de los $ases ideales $lobalia las tres leyes estudiadas en una sola ecuación, "ue nos indica "ue' P ∙ V T
=
P 1 ∙ V 2 constante = T 2
Las leyes de los $ases son'
La !ey de "oy!e , Mariotte, Mariotte , o Ley de oyle, oyle, #ormulada #ormulada por 3obert 3obert oyle y &dme ariotte, ariotte, 416625, es una de las leyes de los $ases "ue relaciona el volumen y la presión de una cierta cant cantid idad ad de $as $as mant manten enid ida a a temp temper erat atur ura a cons consta tant nte. e. La ley ley dice dice "ue "ue el volu volume men n es inversamente proporcional a la presión'
PV =k
donde
k
es constante si la temperatura
y la masa del $as permanecen constantes. La presión e*ercida por una #uera #%sica es inversamente proporcional al volumen de una masa $aseosa, siempre y cuando su temperatura se manten$a constante. en trminos más sencillos 7uando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras "ue si la presión disminuye el volumen aumenta.
La- !eye- de C.ar!e- # Gay L)--ac , 4#recuentemente llamada ley de 7!arles5 es una de las leyes de los $ases ideales "ue relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de $as mantenida a presión constante y dice "ue el volumen es directamente
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propor proporcion cional al a la temperat temperatura ura
V V = kT o bien bien = k T
temperatura absoluta 4en 8elvin5 y
k
donde
V
es el volum volumen en,,
T
la
una constante.
&n 1:, Jac8 7!arles estudió por primera ve la relación entre el volumen y la temperatura de una una mues muestr tra a de $as $as a pres presió ión n cons consta tant nte e y obse observ rvó ó "ue "ue cuan cuando do se aume aument ntab aba a la temperatura el volumen del $as tambin aumentaba y "ue al en#riar el volumen disminu%a. 7uando 7uando aumenta aumenta la temperat temperatura, ura, el volumen volumen aumenta aumenta,, mientras mientras "ue si la tempera temperatura tura disminuye el volumen tambin lo !ace
Ley de A/ogarado, A/ogarado, es una de las leyes de los $ases ideales. )oma el nombre de ;medeo ;vo$adro, "uien en 1:11 a/rmó "ue' <&n i$uales condiciones de presión y temperatura las densidades relativas de los cuerpos $aseosos son proporcionales a sus pesos atómicos= > su$irió la !ipótesis' <(ol?menes i$uales de distintas sustancias $aseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo n?mero de part%culas= +or part part%c %cul ulas as debe debemo mos s ente entend nder er a"u% a"u% mol molcu cula las, s, ya sean sean sta stas s poli poli ató atómica micas s o monoatómicas @esde ;vo$adro !asta nuestros d%as, la palabra part%cula se emplea para desi$nar tanto átomos como molculas. &n esta ocasión el desarrollo de mi experimento se basa en la Ley de oyle ariotte, el ob*etivo de este experimento es demostrar "ue se cumple la teor%a <7uando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras "ue si la presión disminuye el volumen aumenta= &n este traba*o práctico se tienen como ob*etivos #undamentales el estudio de la relación presiónvolumen existente para un $as a una temperatura y cantidad de moles constante, demostrando as%, la Ley de oyle.
Teor0a
La Ley de "oy!e "oy!e## Mari Mariott otte1 e1 #ue descubierta por 3obert oyle en 1662 y &dme ariotte tambin lle$ó a la misma conclusión "ue oyle, pero no publicó sus traba*os !asta 166. &sta es la raón por la "ue en muc!os libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de oyle y ariotte. La ley de oyle establece "ue la presión de un $as en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. A+or "u ocurre estoB C
;l aumentar el volumen, las part%culas 4átomos o molculas5 del $as tardan más en lle$ar a las paredes del recipiente y por lo tanto c!ocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. &sto si$ni/ca "ue la presión será menor ya "ue sta representa la #recuencia de c!o"ues del $as contra las paredes. 7uando disminuye recorrer las producen más aumenta la
el volumen la distancia "ue tienen "ue part%culas es menor y por tanto se c!o"ues en cada unidad de tiempo' presión.
Lo "ue oyle y la temperatura la pr presión po por el el
descubrió es "ue si la cantidad de $as permanecen constantes, el producto de volumen siempre tiene el mismo valor.
Si se aumen aumenta ta la presi presion on el volu volumen men del $as $as dismi disminu nuye, ye, si se dismi disminu nuye ye la presi presion on el volumen de $as aumenta 7omo !emos visto, la expresión matemática de esta ley es
P V =k
4el producto producto de la
presión por el volumen es constante5
E2peri3ento No4 ' Materia!e-
#%n g!o5o #%n en5a-e de p!a-tico #%n recipiente con ag)a
Procedi3iento D
'
(
7
6
1. Se coloca coloca el $lobo $lobo en la boca boca del envase, as% "ueda "ueda presion presion dentro dentro del envase 2. Euitamos presión presión al envase, aplastando aplastandolo lo y el el $lobo empeara empeara a aumentar aumentar su volumen C. &ntre mas mas presion "uitemos al envase mas mas aumentara aumentara el volumen volumen del $lobo $lobo D. ;l de*ar de presionar presionar el envase envase el $lobo reducira reducira su volumen volumen y el envase volvera volvera a tener presion.
E2peri3ento ( Procedi3iento
'
1. 2. C. D.
(
7
6
7ortamos el envase a la mitad mitad y ponemos ponemos el $lobo en en la boca boca de este etemos etemos en el recip recipient iente e con a$ua a$ua el envase envase ;l entrar entrar el envase envase el el $lobo aumentara aumentara el volumen La presio presion n "ue !ace el a$ua en el anvase anvase al entrar entrar !ace !ace "ue el $lobo $lobo aume aumente nte su volumen, al sacar el envase del a$ua el $lobo olvera a su tamaFo normal. G
Re-)!tado-
&n este procedimiento, comprobamos la Ley de oyle Hariotte, utiliando como unidades de medicion y comprobación la presión presión y el volumen. ;l poner poner el $lobo $lobo en la boca boca de la botella botella blo"u blo"uea eamo mos s total totalmen mente te la salida salida del aire, aire, al presionar la botella pr provoca ovoca "ue la presión disminuya y aumente el volumen del $lobo.
Conc!)-i*n
+or concluir concluir se puede decir "ue las leyes de 7!arles y oyle ariott son muy importantes en nuest nuestra ra /sica. /sica. La de 7!arle 7!arles s nos nos dice dice "ue estud estudió ió por prime primera ra ve la relació relación n entr entre e el volumen y la temperatura de una muestra de $as a presión constante y observó "ue cuando se aumentaba la temperatura el volumen del $as tambin aumentaba y "ue al en#riar el volumen disminu%a. &n cambio la de oyle ariott establece "ue la presión de un $as en un recip recipien iente te cerra cerrado do es invers inversame amente nte propo proporc rcion ional al al volu volumen men del del recip recipien iente, te, cuand cuando o la temperatura es constante. Los $ases reaccionan de #orma muc!o más dramática a los cambios en el entorno "ue los sólidos y los l%"uidos. Las leyes de los $ases "ue predicen estos cambios suelen enseFarse como parte del curriculum central de una educación secundaria de "u%mica. La mayor%a de estas leyes #ueron descubiertas !ace cientos de aFos. La in#ormación de estas ecuaciones se usa en muc!os productos domsticos comunes en casi cada sector. Las aplicaciones para las leyes de los $ases en la vida real usan estimaciones de estas ecua ecuaci cion ones es para para pred predec ecir ir cómo cómo se comp compor orta tan n los los $ase $ases s ba*o ba*o cond condic icio ione nes s reale eales s a temperatura y presión normales Las aplicaciones para las leyes de los $ases en la vida real son demasiadas para nombrarlas nombrarlas como por e*emplo, e*emplo, para diseFar diseFar propulsores propulsores en latas, dado "u "ue e la presión del $as se puede acumular y despus tener una salida controlada. Las bolsas de aire usan la ley de 7!arles, "ue establece "ue el volumen es directamente proporcional a la temperatura para encender la mecla de $asolina y de aire "ue inIa la bolsa de aire en menos de un se$undo. 6
!ttp'aprende"uimica.blo$spot.co.u8 !ttp'KKK.$obiernodecanarias.or$ !ttp'es.slides!are.net
