Leyes de los gases, trabajo de laboratorio

1. Objetivo

En esta primera práctica realizada en el laboratorio, se pretendió explicar y poner a prueba las tres leyes de los gases:

Ley de Boyle: se trabaja con la masa del gas y la temperatura constantes, variando la presión y el volumen.

Ley de Charles: se trabaja con la masa del gas y la presión constantes, variando la temperatura y el volumen.

Ley de Gay-Lussac: se trabaja conla masa del gas y el volumen constantes, variando la presión y la temperatura.

Para realizar estas prácticas necesitamos un tubo en forma de “u” por el que concentrar agua y gas, además de poder variar el volumen, la presión y la temperatura.


2. Introducción teórica.

Ley de Boyle y Mariotte
Fue formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales querelaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:
PV=k
Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye, el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto dela constante k para poder hacer uso de la ley. Si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y temperatura, debe cumplirse la relación:

Ley de Charles
Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.
En esta ley, Jacques Charles dice quepara una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (aumento detemperatura), mayor volumen de gas.
La ley se publicó en 1875 por Gay-Lussac, pero hacía referencia al trabajo no publicado de Charles, lo que condujo a que la ley sea atribuida a Charles.

Donde:
V es el volumen.
T es la temperatura absoluta (medida en Kelvin)
K es la constante de proporcionalidad.
Además puede expresarse como:

Donde
= Volumen inicial = Volumen final
=Temperatura inicial = Temperatura final
Ley de Gay-Lussac

Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, si el cociente entre presión y temperatura (en Kelvin) permanece constante:

Donde:
P es la presión
T es la temperatura absoluta (medida en Kelvin)
Para una cierta cantidad de gas, al aumentar la temperatura, las moléculas del gasse mueven más rápidamente y por lo tanto aumenta el número de choques contra las paredes por unidad de tiempo, es decir, aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento del proceso, el cociente entre la presión y la temperatura absoluta tenía un valor constante.

Donde:
= Presión inicial
= Temperaturainicial
= Presión final
= Temperatura final


3. Método experimental.

Los datos iniciales del experimento son:

Temperatura: 25ºC (temperatura ambiente).
Presión del laboratorio (la medida exacta no es necesaria para ver las variaciones).
Volumen: 19’2 cm3.
Masa del gas constante en los tres experimentos.

Con estos datos se han realizado los experimentos sobre las tres leyes de gasesideales (Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Gay-Lussac) en el día 11 de octubre de 2012.

Los utensilios necesitados fueron:

Un tubo en forma de U con probetas para contener la masa del gas y el volumen.
Un gas con el que realizar los experimentos.
Una bombona para calentar agua.
Agua para el líquido del volumen.
Un grifo por el que sacar agua fría.


Ley de Boyle

Con la masa...