COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS GASEOSOS

RESUMEN

En la práctica de laboratorio se realizaron tres experimentos diferentes con el fin de explicar el comportamiento de los gases con base en las leyes fundamentales (Ley de Boyle, Ley de Charles, y Ley de Graham) que relacionan las diferentes variables: número de moles, presión, volumen y temperatura.



DATOS CALCULOS Y RESULTADOS:


LEY DE BOYLE:
Tabla1. Datos para comprobarla ley de Boyle.

*Presión atmosférica de Cali: 762 mmHg1
*Densidad del etanol: 7.89x10-1 g/mL2
*Radio interno del tubo: 0.2 mm
*Ecuación [1]. Volumen de un cilindro, donde r es el radio interno del tubo y l es la longitud de la columna de aire
V=πr^2 l
[EC.1]

-Volumen columna de etanol:
V_1=π〖(0.02 cm)〗^2*0 cm=0〖 cm〗^3
V_2=π〖(0.02 cm)〗^2*5 cm=6.3×〖10〗^(-3) 〖 cm〗^3V_3=π〖(0.02 cm)〗^2*7 cm=8.8×10^(-3) 〖 cm〗^3
V_4=π〖(0.02 cm)〗^2*10 cm=1.3×10^(-2) 〖 cm〗^3
-Volumen columna de aire:
V_1=π〖(0.02 cm)〗^2*11 cm=1.4×10^(-2) 〖 cm〗^3
V_2=π〖(0.02 cm)〗^2*5 cm=6.3×10^(-3) 〖 cm〗^3
V_3=π〖(0.02 cm)〗^2*3 cm=3.8×〖10〗^(-3) 〖 cm〗^3
V_4=π〖(0.02 cm)〗^2*0.2 cm=2.5×〖10〗^(-4) 〖 cm〗^3
*Ecuación [2]. Altura columna de etanol, donde d es la densidad, g es la gravedad y h es la alturade la columna de etanol.
h^*=(d_etanol×h(mm etanol))/d_Hg
[EC.2]
-Altura columna de etanol
h_1^*=(7.89×10^(-1) g⁄mL*0 cm* (1 mm)/(1×〖10〗^(-1) cm))/(13.6 g⁄mL )=0 mm Hg
h_2^*=(7.89×10^(-1) g⁄mL*5 cm* (1 mm)/(1×〖10〗^(-1) cm))/(13.6 g⁄mL )=29 mm Hg
h_3^*=(7.89×10^(-1) g⁄mL*7 cm* (1 mm)/(1×〖10〗^(-1) cm))/(13.6 g⁄mL )=41 mm Hg
h_4^*=(7.89×10^(-1) g⁄mL*10 cm* (1mm)/(1×〖10〗^(-1) cm))/(13.6 g⁄mL )=58 mm Hg
*Ecuación [3]. Presión columna de etanol, donde d es la densidad del etanol, g es la gravedad y h es la altura de la columna del etanol.
P_(columna del etanol)=d_etanol×g×h^*
[EC.3]
∴d_etanol=7.89 g/〖cm〗^3 *(1 kg)/(〖10〗^3 g)*(〖10〗^6 〖cm〗^3)/(1 m^3 )=7890 kg/m^3
∴d_etanol×g=7890 kg/m^3 *9.8 m/s^2 =7890*9.8 N/m^3 =7322 N/m^3
P_(C.E.1)=0 mm Hg∴h_2^*=29 mm Hg*(1 atm)/(760 mm Hg)*(101325 Pa)/(1 atm)=3866.3 Pa=3866.3 N/m^2
P_(C.E.2)=3866.3 N/m^2 *(1m^3)/(77322 N)*(1 mm)/(〖10〗^(-3) m)=50 mm Hg
∴h_3^*=41 mm Hg*(1 atm)/(760 mm Hg)*(101325 Pa)/(1 atm)=5466.2 Pa=5466.2 N/m^2
P_(C.E.3)=5466.2 N/m^2 *(1m^3)/(77322 N)*(1 mm)/(〖10〗^(-3) m)=71 mm Hg
∴h_4^*=58 mm Hg*(1 atm)/(760 mm Hg)*(101325 Pa)/(1 atm)=7732.7 Pa=7732.7 N/m^2P_(C.E.4)=7732.7 N/m^2 *(1m^3)/(77322 N)*(1 mm)/(〖10〗^(-3) m)=100 mm Hg

*Ecuación [4]. Presión del sistema.
P_atm+P_(columna de etanol)
[EC4.]
P_S1=(762+0)mmHg=762 mmHg
P_S2=(762+50)mmHg=812 mmHg
P_S3=(762+71)mmHg=833 mmHg
P_S4=(762+100)mmHg=862 mm Hg
*Ecuación [5]. Constante de proporcionalidad K en la ley de Boyle, dada por:
PV=K
[EC.5]
-Constante de proporcionalidad del aire:
K_1=762 mmHg*(1atm)/(760 mmHg)*1.4×10^(-2) 〖 cm〗^3*(1 L)/(〖10〗^3 〖 cm〗^3 )=1.4×10^(-5) atmL
K_2=812 mmHg*(1 atm)/(760 mmHg)*6.3×10^(-3) 〖 cm〗^3*(1 L)/(〖10〗^3 〖 cm〗^3 )=6.7×10^(-6) atmL
K_3=833 mmHg*(1 atm)/(760 mmHg)*3.8×10^(-3) 〖 cm〗^3*(1 L)/(〖10〗^3 〖 cm〗^3 )=4.2×10^(-6) atmL
K_4=862 mmHg*(1 atm)/(760 mmHg)*2.5×〖10〗^(-4) 〖 cm〗^3*(1 L)/(〖10〗^3 〖 cm〗^3 )=2.8×10^(-7) atmL
Gráfico1. P (mmHg) vs.1/V (mL).LEY DE CHARLES:
Tabla2. Datos para comprobar la ley de Charles.
Medida Volumen agua que ingresa (mL) Volumen gas (mL) Temperatura (K)
1 0 25 280
2 1.6 26.6 330
3 3.2 28.2 331.45



*Ecuación [6]. Constante de proporcionalidad K en la ley de Boyle, dada por:
V/T=K
[EC.6]
K_1=(25 mL*(1 L)/(10^3 mL) )/(280 K )=8.9×〖10〗^(-5) L⁄K
K_2=(26.6 mL*(1 L)/(10^3 mL) )/(330 K)=8.1×〖10〗^(-5) L⁄K
K_3=(28.2 mL*(1 L)/(10^3 mL) )/(331.45 K )=8.5×〖10〗^(-5) L⁄K

Gráfico1. V (mL) vs.T (K).

LEY DE GRAHAM:
*Ecuación [7]. Reacción que ocurre entre el NH3 y HCl
NH_(3 (g))+〖HCl〗_( (g))→ 〖NH〗_4 〖Cl〗_((g))
[EC.7]

*Distancia recorrida por el HCL: 4.5 cm
*Distancia recorrida por el NH3: 24 cm
*Tiempo transcurrido: 494.4 s
*Ecuación [8]. Velocidad de difusión...