Quimica 1 Expansion De Los Gases

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PRACTICA 2
COEFICIENTE DE EXPANSION DE LOS GASES
OBJETIVO:
Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases asi como la densidad.

ANTECEDENTES:

Se dice que un sistema gaseoso se encuentra en un estado definido cuando sus variable (P,T,V) tienen valores definidos.

Para poder definir el estado de un sistema sin necesidad de medir todas sus variables, se hace uso deecuaciones, las cuales relacionan unas variables en función de otras. Estas relaciones se denominan “ecuaciones de estado”, las que pueden obtenerse observando el comportamiento del sistema bajo condiciones dadas .

Asi para un sistema gaseoso ideal la ecuación que relaciona las propiedades del gas presión (P), volumen (V) y temperatura es la ecuación de los gases ideales.

PV=nRT

Que seobtiene a partir de las ecuaciones empíricas de Boyle, Charles, Gay – Lussac integradas en la relación PV/T = cte donde la constante R se determina sabiendo que una mol de gas ideal ocupa un volumen de 22.4 litros a condiciones normales de presión y temperatura (273[pic]K) siendo R= 0.082 lt* atm/mol °K Y trabajando la temperatura en grados absolutos (°K)

Pero previamente a la obtención de laecuación de estado del gas ideal se determinó que la presión y el volumen de un sistema variaban proporcionalmente a la temperatura absoluta .

Anteriormente al concepto de temperatura absoluta (°K y °R) solo se conocían las temperaturas relativas en grados Celcius (°C) y grados Fahrenheit (°F) y fueron Charles y Gay-Lussac quienes estudiaron el coeficiente de expansión de los gases a partir delcual se genero el concepto de temperatura absoluta.

Ellos investigaron la expansión térmica de los gases y encontraron una relación lineal del volumen con la temperatura (medida en la escala centígrada del mercurio), a presión constante baja y cantidad fija de gas:

V= a +bt

Donde a es la intersección de la recta y b es la pendiente [pic]

Cuando t= 0°C, se tiene que a =V˳ que correspondeal volumen del gas a 0° C y a presión fija y b = [pic]p. Luego entonces

V=Vo+[pic]ᵨt

Si se define una nueva constante a llamada coeficiente de expansión de la ley de Charles Gay Lussac como

[pic]ᵨ =[pic]

Que se interpreta como el incremento en el volumen de un gas por cada 1°C con respecto al volumen ocupado por el gas a cero grados centígrados. Se obtiene la siguiente expresión :V= Vo (1 + a t)

Donde:

Vo es el volumen a la temperatura de 0°C

V volumen de gas medido a la temperatura t

t temperatura en grados Celsius ó centígrados

a coeficiente de expansión térmica, que tiene un valor de 1/273

L a densidad (r) es una propiedad intensiva que se define como la masa por la unidad de volumen y puede expresarse en cualesquiera unidades, que tengan lasdimensiones ML[pic]

Esto es: p=[pic]

Para el caso de gases o vapores que se comporten idealmente , su densidad también se puede calcular a partir del conocimiento de las propiedades del sistema, empleando la ecuación de los gases ideales y sabiendo que n= m/PM se obtiene

p=[pic]=[pic]

cuando se trabaja con sistemas de mezclas gaseosas, laecuación anterior queda:

p[pic]=[pic]

donde el subíndice (i) se refiere a un componente particular de la mezcla.

Considerando que la masa contenida en un volumen unitario varia con la temperatura y la presión; siempre deben especificarse cuidadosamente estas condiciones.

Como la densidad del gas está en proporción directa a la presión e inversa a su temperatura, la densidad de los gases sepuede corregir desde condiciones iniciales a condiciones finales de la siguiente forma :

p₂=p₁x[pic] X[pic]

DESARROLLO EXPERIMENTAL:

1.- Montar el aparto como lo muestra en la figura 1. El ensamble se lleva acabo de la siguiente manera:

Llenar los dos vasos con agua a 20°C

Colocar el matraz dentro del baño de agua (vaso de 100 ml)

Introducir una bureta para gases dentro de vaso...
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