Ley De Boyle

PRESIÓN EN FUNCIÓN DEL VOLUMEN DE UNA COLUMNA DE AIRE 1. PROBLEMA Determinar la relación entre la presión y el volumen de una columna de aire a temperatura ambiente. 2. CONCEPTOS RELACIONADOS Boyle en 1662 observó que, cuando la temperatura de una cierta masa de un gas se mantenía constante, el producto de la presión y el volumen del mismo era una constante. La. Ley de Boyle se expresamatemáticamente como: P V = ctte donde P, es la presión absoluta y V es el volumen que ocupa el gas. La presión, temperatura y volumen de una sustancia se denominan variables de estado y la relación entre ellas se expresa mediante la ecuación de estado. La ecuación de estado de un gas que cumple con la ley de Boyle, es decir, un gas ideal o perfecto es la siguiente: P V = n R T donde n es el número de molesdel gas, R la constante de los gases y T la temperatura absoluta. El coeficiente de compresión isotérmica o compresibilidad de una sustancia, k, se define mediante la ecuación: donde el subíndice T expresa la constancia de la temperatura y V0 es el valor de operación de volumen. Las gráficas que se representan en la figura, relacionan la presión en función del volumen para diferentes valores de latemperatura. Se observó que estas curvas, llamadas isotermas, son hipérbolas equiláteras.
Para dos isotermas se cumple que,
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Esta ecuación establece que a temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a su presión.
Gráfico de la presión de un gas como una función del volumen atemperatura constante T = 299 K (en escala semilogarítmica)
3. METODOLOGÍAS Y TÉCNICAS Equipo de la ley de Boyle
Este equipo es una adaptación del tipo usual del aparato de la ley de Boyle en el que un recipiente de hierro fundido está provisto de un tipo especial de pistón operado por medio de un tornillo horizontal, este pistón empuja el mercurio hacia los tubos de vidrio cuando el tornillo es giradohacia la derecha. El tubo de vidrio abierto y el tubo cerrado están atornillados sobre la parte superior del recinto, allí se: ha dispuesto cinco arandelas de jebe delgado que con el ajuste de la tuerca sella para impedir la entrada o salida del aire y el mercurio (si cuando observamos los extremos encontramos que el nivel del mercurio desciende continuamente estos sellos deberán ser ajustadoshasta que el nivel del mercurio en los brazos se mantengan fijos). El equipo está provisto de barras metálicas de soporte que permite sostener los tubos y una regla milimetrada montada entre ellos. Las barras, también, están sujetas al recinto de mercurio. Uno de los tubos de vidrio tiene un dispositivo para cerrarlo en la parte superior y el otro está abierto.
Aparato de Boyle
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En la parte superior del recinto se encontrará un agujero pequeño con un tornillo limpiador. Este puede ser removido y el mercurio limpio vaciado lentamente dentro de la cámara usando un pequeño embudo de las dimensiones apropiadas.
No hay una técnica particular para el llenado, excepto que es un ejercicio que requiere un poco de paciencia para llenar el mercurioy retirar las burbujas de aire. En este dispositivo sin embargo el pistón será atornillado casi completamente antes de iniciar el llenado del mercurio. Entonces a medida que le mercurio fluye gradualmente de momento en momento se gira el pistón para que el mercurio ingrese a la cámara. El mercurio suficiente esta llenado cuando el pistón se ha movido hasta que toca el tope. El mercurio en lostubos abiertos alcanzará hasta la parte de la base. Esto nos dará el máximo de presión permitida en el instrumento. Si en una primera prueba el mercurio no alcanza una altura máxima en los tubos de vidrio el pistón debe ser girado y se procederá a llenar más mercurio. Es muy posible que aparezcan burbujas de aire en los tubos. Estas se pueden remover cuando el mercurio esta a alturas bajas...