Práctica 4 Ley de Charles PDF

Preview

Summary

Práctica 4 Ley de Charles ENCB fisicoquímica IPN...

Description

PRÁCTICA 4: Ley de Charles Integrantes: • Montero Montes de Oca Yetzein Mariana • Ortíz Roldan Alondra Lucia Grupo: 2QV2 Equipo: 3 Instituto Politécnico Nacional, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Lic. Químico Bacteriólogo Parasitólogo

En esta práctica se investigó la Ley de Charles y los experimentos que realizó para entender la relación entre temperatura y volumen de los gases ideales a una presión constante. Se analizó la presión a distintas alturas, junto con la metodología experimental, se consideró la altura tomando en cuenta el mercurio correspondiente de un lado, al igual que del otro lado del aparato de Boyle, la cual fue fundamental para calcular la presión y el volumen. También se determinó si el comportamiento del gas, que en este caso fue el aire, puede ser descrito mediante la Ley de Boyle al realizar mediciones con variaciones de volumen frente a variaciones de presión. Introducción: La ley de Charles GayLussac, enuncia que la relación que existe entre el volumen de un gas ideal y la temperatura, cuando la presión permanece constante, varía directamente proporcional con las variaciones de la temperatura. El volumen de un gas que se encuentra sometido a una presión constante puede dilatarse o comprimirse, dichos fenómenos están relacionados con la temperatura a la cual

se

encuentran

sometidos;

la

temperatura es una media de la energía cinética promedio que poseen los átomos o moléculas que conforman el sistema (el gas);

por

tanto

si

modificamos

la

temperatura del sistema, modificamos la energía

cinética

media

del

mismo;

podemos afirmar que el aumento del volumen de un gas

al aumentar la

temperatura se debe al aumento de la

V = KT (1)

V/T=K

(2)

energía cinética de las moléculas del gas. Donde K es igual a la constante de La teoría cinética relaciona la presión de un gas con el número de choques por unidad de tiempo contra las paredes del recipiente que lo contiene, lo que nos da

proporcionalidad. [1] V1/T1=V2/T2 (3) Metodología experimental

una explicación molecular de la ley de Charles ya que un aumento de temperatura

Con base a la Ley de Charles, calculamos

en el gas ocasiona que las moléculas se

la temperatura y el volumen de algunos

muevan más rápidamente y choquen con

gases a presión constante. Se analizó la

las paredes con mayor frecuencia y fuerza,

presión a distintas alturas, junto con la

provocando un aumento del volumen

metodología experimental, se consideró la

debido a que la presión permanece

altura tomando en cuenta el mercurio

constante. El estudio de la relación

correspondiente de un lado, al igual que

temperatura-volumen

presión

del otro lado del aparato de Boyle, la cual

determinada, da como resultado una

fue fundamental para calcular la presión y

gráfica (volumen contra temperatura) la

el volumen. También se determinó si el

cual produce una línea recta y al extender

comportamiento del gas, que en este caso

la línea hasta un volumen cero se observa

fue el aire, puede ser descrito mediante la

que la intercepción con el eje de la

Ley de Boyle al realizar mediciones con

a

una

temperatura seda a -273.15 ºC y al trabajar

variaciones

de

volumen

con presiones diferentes, se obtienen

variaciones de presión.

distintas rectas de las cuales, toda se

OBJETIVOS

frente

a

interceptan en un punto en común V=0 y la temperatura de 0° Kelvin Tomando esto en cuenta, si trazamos una gráfica del cambio del volumen del gas, a

presión

constante en función de su temperatura absoluta T, obtendremos una recta que pasa por el origen. Esto indica que el volumen

del

gas

es

directamente

proporcional a su temperatura.

Encontrar la ecuación que siguen las variaciones del volumen de un gas al cambiar su temperatura a presión constante y comparar el resultado obtenido con la ley de Charles-Gay Lussac. Resultados y discusión Todo lo que se determinó fué con base a los datos de las mediciones obtenidas experimentalmente, utilizando además la previa investigación y análisis de las

fórmulas de las Ley de Charles y GayLussac Tabla 1. Resultados experimentales. T(°C)

V (ml)

27

240

28

241

29

242

30

243

31

244

32

245

33.5

246

35

247

36.5

248

38.5

249

40.5

250

Experimento 1. Utilizando el aparato de Gay Lussac, y llevando a cabo el procedimiento siguiente, se puede obtener la relación V-t para el aire. a) Con el mechero apagado y el tubo móvil del aparato iguale la presión del aire en el matraz con la presión atmosférica (las dos ramas del manómetro deben tener la misma altura). El cero en el manómetro del aparato corresponde al volumen inicial del diseño del aparato (250 ml). ¿Para qué sirven las válvulas del tapón del matraz? -Para igualar la presión del matraz con la presión atmosférica. Compruebe que el aparato no tenga fugas. b) Mida la temperatura y volumen iniciales. La presión inicial en el aparato, por las condiciones establecidas, es la atmosférica. Vigile que durante todo el experimento se mantenga constante ¿Cómo se puede lograr?

-Hay una manguera que permite que se iguale la presión atmosférica del matraz con la del tubo en el que tenemos el gas, al cerrar la manguera con unas pinzas mantenemos la presión constante. c) Caliente ahora en baño maría de 10 a 15 seg, agitando, ¿con qué fin? -Para que el calor se distribuya en toda el agua y sea homogéneo retirar el mechero y esperar a que la temperatura se mantenga constante ¿Por qué? -Para que se alcance un equilibrio ¿Qué es el equilibrio? -Cuando en un sistema ya no hay cambio de variables a través del tiempo. ¿Qué indica el equilibrio térmico? Anote el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio. -Consiste en tener una misma temperatura en 2 variables d) Observe si como resultado de este calentamiento hay algún cambio en el sistema. En caso afirmativo, anótelo. e) Repita el inciso anterior un mínimo de siete veces y anote, para cada una de ellas los cambios que observe. Con base a la tabla anterior, pudimos armar la siguiente gráfica de relación volumen/ temperatura.

Conclusiones

Determinamos y comprobamos en base a los cálculos, la relación que existe entre la temperatura y el volumen, cuando la presión es constante, tal y como lo describen Charles y Gay-Lussac. Al aumentar la temperatura en un sistema cerrado que contenga un gas- el volumen del mismo se incrementará de manera directa respecto a la temperatura siempre y cuando la presión sea constante.

¿Qué constituía en este experimento, los alrededores? El espacio en donde se lleva a cabo la práctica (ejem. el laboratorio) [2] c) Estado del sistema: Es cuando cada una de las propiedades del sistema tiene un valor definido. ¿Cuál era el estado inicial del sistema? volumen definido, temperatura definida, y presión constante [2]

Referencias [1] Leyes de los gases. (2020), de Studocu Sitio web: https://www.studocu.com/esmx/document/instituto-politecniconacional/fisicoquimica/practicas/fqpractica-4-ley-de-charles/7419874/view [2] Jazmín Cruz Jímenez. (2010). Leyes de los gases Ley de charles-Gay Lussac, de Academia.edu Sitio web: https://www.academia.edu/24931111/PRA CTICA_LEYES_DE_LOS_GASES_Ley_ de_charles_Gay_Lussac

d) Proceso: Método de operación mediante el cual se logra un cambio de estado del sistema. ¿Ocurrió algún proceso en el sistema? Descríbalo. Al aumentar la temperatura, el volumen cambió en nuestro sistema (se incrementó) [2] e) Ecuación de estado: V/T=K (2) Donde V: Volumen, T: Temperatura, K: Constante de proporcionalidad. [2]

[3] Lucía Ballesteros. (enero 2017). Física y química. 2020, de lballesterosgalan.wordpress Sitio web: https://lballesterosgalan.wordpress.com/20 17/01/13/globo-aerostatico-que-asciende/

f) ¿Por qué fue importante reconocer el estado de equilibrio del sistema en este experimento? Para saber si era lo suficientemente capaz de experimentar un cambio de estado. [2]

Apéndices

2. Con base en la ley de Charles-Gay Lussac, explique cómo vuela un globo aerostático. Todo es por la temperatura, cuando queremos que el globo ascienda, calentamos el aire por tanto las partículas se expanden y el volumen aumenta, se podría decir que e l aire al calentarse pierde densidad ya que al expandirse su volumen aumenta. El globo flota por la disminución de densidad que hace el soplete cuando calienta el gas. [3]

1. Defina los conceptos siguientes: a) Sistema: Es un pedazo del universo con fronteras definidas, pueden ser físicas o no, se pueden mover o no. ¿Qué tipo de sistema se utilizó en este experimento? ¿Por qué? Se puede utilizar un sistema isobárico, ya que la presión es constante. [2] b) Alrededores: Es el resto del universo fuera del universo....