Practica42006

INSTITUTO DE FÍSICA
FACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO 1- 2006

PRACTICA 4: LEYES DE LOS GASES


1. OBJETIVOS

i) Comprobación experimental de las leyes de los gases. En este caso nos vamos a concentrar en el estudio de las Leyes de Boyle y de Gay-Lussac.

ii) Determinación de la temperatura absoluta.

iii) Aplicación de la regresión lineal (mínimos cuadrados)


2. INTRODUCCIÓN

Como han vistoen otros cursos (física general 1, física térmica), dado un gas ideal contenido en un cierto recipiente, entonces su volumen V, su temperatura T (en Kelvin), y su presión P, obedecen a la siguiente relación:


(1)


Además, esas variables están relacionadas entre si por la ecuación de estado, o ley de gas ideal, expresada por:


(2)


donde es el número de moles degas contenido en el volumen, y es conocida como la constante universal de los gases. Dependiendo de la unidades de la presión y el volumen, tiene los siguientes valores:


J mol-1 K-1 (3)

l atm mol-1 K-1

EJERCICIO: Mostrar que el primer valor de R puede ser convertido para dar el segundo valor.


La cantidad de gas presente en un recipiente es expresada comúnmente entérminos del número de moles de sustancia. Recordar que un mol de cualquier sustancia es equivalente a 6.022x1023 moléculas de dicha sustancia (6.022x1023 es conocido como el numero de Avogadro, ). Entonces, la masa de dicha sustancia estará dada por:


(4)


donde es la masa molar de la sustancia (masa de un mol de sustancia). Si asumimos que el recipiente es hermético, el númerototal de moles (y por ende la masa) de la sustancia permanecerá constante.

Es de hacer notar que para todos los gases, cuando la presión es cero, la temperatura del gas es -273.15 oC. Esa es la comúnmente llamada temperatura absoluta, cero absoluto, o .

Si mantenemos la temperatura del gas constante, la ecuación 1 se denomina la Ley de Boyle:



(5)





Si el volumendel gas es mantenido constante, entonces la ecuación 1 se denomina en la Ley de Gay-Lussac:


(6)



Recordar:

1 atm = 101,325 Kpa=760 torr

(1 pascal es la presión resultante de aplicar una fuerza de 1 N en 1 metro cuadrado).
Como nota de interés general, nuestra atmósfera cerca de la superficie terrestre está compuesta típicamente por los siguientes gases:



Tabla 1.

Componentesdel aire (vapor de agua no incluido)

Constituyente
Concentración
(% en volumen)

N2


78.084

O2


20.946

Ar


0.934

CO2


0.033






3 MATERIALES.


-Ley de Boyle: - Jeringa graduada
- Sensor de presión
- Interfase LabPro

-Ley de Gay-Lussac: - Jeringa graduada
- Baño termostatizado- Termómetro
- Sensor de presión
- Interfase LabPro
- Tapa de acrílico
- Agua destilada






4. PROCEDIMIENTO

(ver fotos de los equipos más abajo)

Ley de Boyle

Con la jeringa desconectada del sensor llevar el émbolo hasta la marca de 10ml, luego conectarla.

La jeringa y el tapón se conectan al sensor de presión por medio de rosca. NO SON DE EMBUTIR!!!!!!


Se aconseja que un miembro del grupo trabaje con la jeringa mientras los otros ingresan los datos.
a. Seleccione Colectar para comenzar la adquisición.
b. Mueva el pistón hasta la posición 5 ml, mantenga firme el émbolo hasta que vea que el valor de la presión se haestabilizado.
c. Seleccione “Keep” e ingrese el valor 5 y presione “Enter”. Repita el procedimiento anterior para distintos valores de volumen. (aconsejamos tomar: 5,7.5,10,12.5,15.0,17.5,20ml)


Nota:Un error que podemos cometer en esta parte de la práctica es no considerar el pequeño volumen que queda entre el sensor y la punta de la jeringa, este volumen es de 0.8ml, así que sí sumáramos este valor a...