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Reporte de práctica...

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Vázquez Rosas Karem Phollet Teoría Termodinámica Grupo. 4

24 de septiembre de 2021

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Termodinámica Teoría (1211) “Experimento casero: Leyes de Gases Ideales” Profesora: Rosa María Villegas Ortega

I.

Introducción.

Los gases son complicados. Están llenos de miles de millones moléculas energéticas de gas que pueden colisionar y posiblemente interactuar entre ellas. Dado que es difícil describir de forma exacta un gas real, por lo que se recurrió a crear el concepto de gas ideal como una aproximación que nos ayuda a modelar y predecir el comportamiento de los gases reales. El término gas ideal se refiere a un gas hipotético compuesto de moléculas que siguen unas cuantas reglas:     

Formado por partículas puntuales sin efectos electromagnéticos. Las colisiones entre las moléculas y entre las moléculas y las paredes es de tipo elástica, es decir, se conserva el momento y la energía cinética. Por lo que podemos concluir que las moléculas de un gas ideal no se atraen o repelen entre ellas. Las moléculas de un gas ideal, en sí mismas, no ocupan volumen alguno. La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura. Los gases se aproximan a un gas ideal cuando son un gas mono atómico, está a presión y temperatura ambiente.

No existen gases precisamente ideales, pero existen muchos de ellos que se comportan de forma muy cercana al concepto de ideal, por lo que aproximarlos por un gas ideal es muy útil en numerosas situaciones. Se puede decir que ha temperaturas cercanas a la del ambiente y presiones cercanas a la atmosférica, muchos de los gases se comportan como ideales. La conocida como ecuación de gas ideal es una condensación de distintas leyes propuestas por distintos científicos: Boyle, Gay-Lussac, Charles y Avogadro. Pero en nuestra clase de termodinámica solo hablaremos de las Leyes propuestas por los primeros tres científicos mencionados anteriormente.

Para entender de mejor manera y de forma teórico - experimental lo que nos quiere decir el esquema anterior, elaboraremos dos experimentos que se explicarán a continuación. pág. 1

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II.

24 de septiembre de 2021

Materiales.

Experimento 1:  2 globos inflados a un volumen aproximadamente igual.  Dos recipientes grandes.  Aproximadamente un litro de agua caliente.  Aproximadamente un litro de agua fría.  Dos pinzas o instrumentos para mantener los globos presionados. Experimento 2:  Una vela de aproximadamente 8 cm.  Un recipiente.  Agua con colorante.  Jamaica para colorante natural.  Un vaso de aproximadamente 14 cm.  Un encendedor.

III.

Metodología.

Experimento 1. La función del primer experimento será demostrar la ley de Charles la cual establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presión es constante por lo tanto si la temperatura aumenta, el volumen aumenta y si la temperatura disminuye, el volumen también disminuye. 1. Inflaremos dos globos a un volumen aproximadamente igual, pueden ser de distintos colores para notar la diferencia esperada más fácilmente. 2. El agua caliente la tendremos preparada previamente a iniciar el experimento, y por otro lado se ocuparán hielos para enfriar el otro litro de agua. Estos dos litros serán vaciados por separado a cada uno de los recipientes. 3. Los recipientes deben ser con capacidad mayor a dos litros pues el volumen aumentará durante el experimento. 4. Una vez preparados los recipientes, pondremos en la superficie cada globo, y con ayuda de los instrumentos, en mi caso dos aplastadores, empujaremos los globos al fondo de cada recipiente, de manera que queden completamente cubiertos por el agua. 5. Esperaremos aproximadamente 5 minutos con la presión sobre los globos. 6. Una vez pasados los 5 minutos, con cuidado de no derramar, dejaremos de presionar los globos y los sacaremos de cada recipiente. 7. Observar los cambios entre cada globo. Experimento 2. Con el segundo experimento que es más sencillo y fácil de elaborar, demostraremos y explicaremos de qué nos habla la ley de [ CITATION Nic19 \l 2058 ]Charles y Gay – Lussac. 1. Colocaremos la vela aproximadamente en el centro de nuestro recipiente de forma vertical. 2. Vertemos el agua con jamaica, la cual tiene como única función, dar mayor visibilidad para observar con mejor claridad el fenómeno. 3. Encendemos la vela. 4. Pondremos de forma rápida y fija, el vaso, el cual se colocará al revés pues tendrá que cubrir completamente la vela. 5. Observar lo que sucede. pág. 2

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IV.

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Resultados.

Experimento 1.

Observemos el tamaño de los globos al ingresarlos al recipiente. Izquierdo: caliente. Derecho: frío.

Observemos el tamaño de los globos al retirarlos del recipiente.

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Experimento 2. Observemos el fenómeno que sucede cuando colocamos el vaso ¿qué pasa con el agua?

V.

Análisis de resultados y conclusiones.

Experimento 1: Aunque no se logra observar en el vídeo el cambio del tamaño de los globos, este experimento nos permite comprobar lo que dice la ley de Charles, el volumen es directamente proporcional a la temperatura, si la temperatura aumenta, el volumen aumenta, que es lo que se pudo observar en el globo anaranjado y en el globo azul, por el contrario, a menor temperatura menor volumen. Los cambios de volumen no son observables a simple vista, pero sí sucedieron.

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Vázquez Rosas Karem Phollet 24 de septiembre de 2021 Teoría Termodinámica Grupo. 4 Experimento 2: Al calentarse los gases al interior de vaso y colocarlo sobre la vela, el agua subió dentro del vaso. Lo que nos dice Gay – Lussac es que a un volumen contante la temperatura es directamente proporcional a la presión, en este caso, al bajar la temperatura del vaso, la presión también disminuye, entonces al encontrar menor presión dentro del vaso, la presión exterior tiende a entrar dentro del vaso y hacer subir el agua, esto mismo se aplica con la Ley de Charles que plantea que el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, si la presión es constante, por lo que este mismo fenómeno se logra observar en el experimento.

VI.

Referencias.

Galicia, L. (8 de Enero de 2017). Experimento ley de Charles. Recuperado el 24 de Septiembre de 2021, de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=tn9U38Anb7I Khan Academy. (2015). ¿Cuál es la ley del gas ideal? Recuperado el 24 de Septiembre de 2021, de Khan Academy: Khan Academy. (2015). ¿Cuál es la ley del gas ideal? (artículo). https://es.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/temp-kinetic-theory-ideal-gas-law/a/whatis-the-ideal-gas-law Nicolás. (7 de Agosto de 2019). Experimentos Ley de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Recuperado el 24 de Septiembre de 2021, de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=YKwp8lsgOnU&t=3s Valenzuela, D. (s.f.). Ley de los Gases Ideales. Recuperado el 24 de Septiembre de 2021, de FISIC: https://www.fisic.ch/contenidos/termodin%C3%A1mica/ley-de-los-gases-ideales/

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