PROPIEDADES DE LOS GASES I.
OBJETIVOS Estudiar el comportamiento de un gas y comprobar en forma práctica el cumplimiento de la ley desarrollada por Boyle. Analizar en base a grácos obtenidos a partir de los datos experimentales de presión y volumen, que tanto se austa el aire al comportamiento ideal a las condiciones de trabao en laboratorio.
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO II.1
GAS
2.1A Defnición de G!." Es G!." Es uno de los estados de agregación de la materia, que se caracteriza por tener forma y volumen variable, sus part!c part!culas ulas están están dotada dotadass de alta alta energ! energ!a a cin"tic cin"tica, a, las fuerza fuerzass de repulsión prevalecen sobre las fuerzas de co#esión y por esta razón maniestan un comportamiento caótico. postulados de 2.1B G! Ide#." Es Ide#." Es el modelo de gas que cumple los postulados la $eor!a %in"tica &olecular '$.%.&(, llamado tambi"n gas perfecto.
II.2 II.2
LA PRES PRESIÓ IÓN N DE DE LOS LOS GASE GASES S
)a presión se debe al c#oque de las mol"culas contra la pared del rec ecip ipie ient nte, e, aunq aunque ue la fuer fuerza za eer eerci cida da por por una una mol" mol"cu cula la es peque*a, el n+mero de colisiones en una determinada área por segundo es grande. %omo las mol"culas se mueven en todas la direcc direccion iones, es, ee eerc rcen en la misma misma presi presión ón en todas todas las partes partes del recipiente. II.$ II.$
EL VOLUM OLUME EN DE DE LOS GASE GASES S
u rápido movimiento de las mol"culas del gas y #acerlo en todas direcciones crea la impresión de ocupar todo el espacio que los encierra. )as mol"culas están bien distanciadas, por lo tanto son susceptibles a compresión y expansión. -luyen con facilidad. II.% II.%
LA TEMP TEMPER ERA ATURA TURA DE LOS GASE GASES S
e debe al promedio de la energ!a cin"tica de las mol"culas. )a temperatura es la propiedad de la materia que expresa el grado de agitación molecular, a mayor temperatura signica que en el cuerp cuerpo o las las mol"c mol"cul ulas as se mueve mueven n co con n más veloc velocid idad ad.. Es una una
propiedad intensiva ya que no depende de la masa, por ello dos cuerpos de diferente masa pueden estar en la misma temperatura. II.&
VOLUMEN MOLAR
e dene como el volumen, expresado en litros que presenta mol de sustancia gaseosa/ que a condiciones normales 'presión atmósfera, temperatura 0 '% o 123 4( ocupa 11,5 L, esto es6 1 mol
II.(
ocupa → 22,4 L aC .N .
LE) DE BO)LE
7obert Boyle descubrió en 881 la relación matemática entre la presión y el volumen de una cantidad de gas a temperatura constante. eg+n la ley de Boyle, el volumen de una masa dada de gas var!a en forma inversamente proporcional a la presión, cuando la temperatura se mantiene constante. )a expresión matemática de esta ley es6 PxV = K ( proceso isot é rmico)
)a magnitud de la constante 4 es función de la cantidad qu!mica de gas y de la temperatura. 9ara dos estados diferentes y 1, la ley implica6 P1 V 1= P 2 V 2
Es decir, si se explora el comportamiento de un gas de acuerdo con la ley de Boyle y asumiendo comportamiento ideal, se puede concluir que a temperatura constante6 i se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se reduce a la mitad. i el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce a un tercio. i se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de #ip"rbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada l!nea, estas curvas se denominan isotermas.
III.
MATERIALES III.1 e realizaran dos procedimientos diferentes • •
%on apoyo de pesas :tilizando un transductor
III.2 %on apoyo de pesas • •
:na eringa #ipod"rmica grande %inco pesas
III.$ :tilizando un transductor • •
IV.
;ispositivo para medir la presión Agua #ipod"rmica
PROCEDIMIENTO %.2
97<%E;=&=E>$< E?9E7=&E>$A) 9A7A E) E@:>;< &$<;<
e conectan los dispositivos para medir de manera automatizada presión y volumen dentro de la eringa. El sensor de presión es un transductor que transforma cambios de presión en voltaes, este sensor está acoplado a una eringa graduada en la que se pueden registrar los diferentes vol+menes. Al aplicar presión en el "mbolo de la eringa cambia el volumen dentro de la eringa y anotamos los datos obtenidos.
V.
CUESTIONARIO 1. @racar en sistema de coordenadas 'abcisa( y la 9 'ordenada(
VARIACIÓN DEL VOLUMEN CON RESPECTO A LA PRESIÓN .50 .10 .00 C0
PRESIÓN
80 50 10 0 5
8
C
.0
.1
VOLUMEN
2. @racar 9D
.5
.8
.C
10
P *! + 30 1F 10 F P 0 F 0 0.05 0.08 0.0C 0. 0.1 0.5 0.8 0.C 0.1 0.11 +
$. ;escribir secuencialmente 1do m"todo 'transductor( 9ara medir la presión dentro de la eringa, se conectaron los dispositivos para medir de manera automatizada presión y volumen dentro. El sensor de presión es un traductor que transforma cambios de presión en voltaes, este sensor esta acoplado a una eringa graduada en la que se pueden registrar los diferentes vol+menes. %uando aplicamos diferentes fuerzas sobre el embolo de la eringa 'presiones( se cambia el volumen del aire dentro de la eringa, los datos obtenidos lo anotamos en una tabla. Gay que tener en cuenta que el valor que da el transductor son en Hilo pascales '49a(. %. Explique IJu" es un transductorK
:n transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energ!a de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy peque*os en t"rminos relativos con respecto a un generador. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza 'por eemplo electromecánica, transforma una se*al el"ctrica en mecánica o viceversa(. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina interna, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc., para obtener la información de entornos f!sicos y qu!micos y conseguir 'a partir de esta información( se*ales o impulsos el"ctricos o viceversa. )os transductores siempre consumen cierta cantidad de energ!a por lo que la se*al medida resulta atenuada.
&. %alcular la constante universal de los gases )a constante universal de los gases ideales es una constante f!sica que relaciona entre s! diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energ!a, la temperatura y la cantidad de materia. En su forma más particular la constante se emplea en la relación de la cantidad de materia en un gas ideal, medida en n+mero de moles 'n(, con la presión '9(, el volumen '( y la temperatura '$(, a trav"s de la ecuación de estado de los gases ideales. PV =nRT
El modelo del gas ideal asume que el volumen de la mol"cula es cero y las part!culas no interact+an entre s!. )a mayor parte de los gases reales se acercan a esta constante dentro de dos cifras signicativas, en condiciones de presión y temperatura sucientemente aleadas del punto de licuefacción o sublimación. )as ecuaciones de estado de gases reales son, en muc#os casos, correcciones de la anterior.
(. ;ene presión y fuerza. Averigua la presión atmosf"rica en el área de trabao. PRESIÓN )a presión 's!mbolo 9( es una magnitud f!sica que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de
supercie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una l!nea. En el istema =nternacional de :nidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal'9a( que es equivalente a una fuerza total de un neLton actuando uniformemente en un metro cuadrado. FUER+A En f!sica, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos part!culas o sistemas de part!culas. eg+n una denición clásica, fuerza es todo agente capaz de modicar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. En el istema =nternacional de :nidades, la unidad de medida de fuerza es el neLton que se representa con el s!mbolo6 >, nombrada as! en reconocimiento a =saac >eLton por su aportación a la f!sica, especialmente a la mecánica clásica.
,. IJu" relación existe entre la presión y volumen de una masa gaseosaK 9ara entender adecuadamente la relación entre presión y volumen es necesario identicar las caracter!sticas asignadas al modelo de gas ideal e indicar en qu" condiciones de presión y temperatura es aplicable. En el modelo de gas idea, a temperatura constante el volumen de una masa denida de gas es inversamente proporcional a la presión '9M cte.( y de @ay )ussac. )a relación entre 9resión y olumen @aseoso :n gas de masa a, cuya temperatura es constante, tiene volumen inversamente proporcional a la presión del gas. Pv K =
K = constante
-. IJu" es la presión absoluta y manom"tricaK Pe!ión /!0# Es la presión de un Nuido medido con referencia al vac!o perfecto o cero absolutos. )a presión absoluta es cero +nicamente cuando no existe c#oque entre las mol"culas lo que indica que la proporción de mol"culas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy peque*a. Ester termino se creó debido a que la presión atmosf"rica varia con la altitud y muc#as veces los dise*os se #acen en otros pa!ses a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un t"rmino absoluto unica criterios . Pe!ión 3n034ic e llama presión manom"trica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosf"rica. e aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosf"rica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presión de vac!o. &uc#os de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosf"rica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosf"rica, llamándose a este valor presión manom"trica.
ANE5OS 9resión de las pesas6 pO M 0.23P Hg Q 8.P21 cm 1 M 0.P1 HgQcm1 pO M .552 Hg Q 8.P21 cm 1 M 0.133F HgQcm1 pO M 1.C5 Hg Q 8.P21 cm 1 M 0.3F15 HgQcm1 pO M 1.PFF Hg Q 8.P21 cm 1 M 0.528C HgQcm1 pO M 3.212 Hg Q 8.P21 cm 1 M 0.805 HgQcm1
>R de pesas
Srea
R
8.P21 cm1
-uerza 'peso( 0.23P Hg
1R
8.P21 cm1
.552 Hg
9M 9oTpU
.F11 HgQcm1 .188F
FF.F cm3 F0 cm3
3R
8.P21 cm1
1.C5 Hg
5R
8.P21 cm1
1.PFF Hg
FR
8.P21 cm1
3.212 Hg
HgQcm1 .3CF5 HgQcm1 .F0PC HgQcm1 .8355 HgQcm1
58 cm3 51 cm3 3C cm3
TEMA
( !o)iedades de los $ases
ESTUDIANTE
( Jua# José Al"a!o Go#*ales
CURSO
( La+o!a&o!io de F%sico,-u%mica
