Demostración de la Ley de Boyle

UNIVERSIDAD CRISTIANA DE BOLIVIA
Carrera de Bioquímica y Farmacia
Laboratorio N°2



Tema: Demostración de la Ley de Boyle










1.- Objetivos:
-Verificar de manera experimental la ley de Boyle.
- Analizar y comparar con base en gráficos obtenidos a partir de los datos experimentales de presión y volumen, qué tanto se ajusta el aire al comportamiento ideal a lascondiciones de trabajo en el laboratorio.
2.- Fundamentos:
Los átomos y moléculas, en el estado gaseoso, se comportan como centros puntuales de masa que sólo en el rango de las altas presiones y bajas temperaturas son afectadas por las fuerzas atractivas. Fuera de estos límites, las propiedades físicas de un gas se deben principalmente al movimiento independiente de sus moléculas.
Si se considera a ungas contenido en un recipiente, la presión que éste ejerce es la fuerza por unidad de área sobre las paredes debida a los impactos elásticos de las moléculas.
Robert Boyle descubrió en 1662 la relación matemática entre la presión y el volumen de una cantidad fija de gas a temperatura constante. Según la ley de Boyle, el volumen de una masa dada de gas varía en forma inversamente proporcional a lapresión cuando la temperatura se mantiene en un valor fijo. La expresión matemática de la ley se escribe:
P.V=k (Proceso isotérmico)
La magnitud de la constante k es función de la cantidad química de gas y de la temperatura.
Para dos estados diferentes 1 y 2, la ley implica:
P1V1=P2V2
Es decir, si se explora el comportamiento físico de un gas de acuerdo con la ley de Boyle y asumiendocomportamiento ideal, se puede concluír que, a temperatura constante:
Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se reduce a la mitad.
Si el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce en un tercio.
Por eso: El volumen es inversamente proporcional a la presión:
•Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
•Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
¿Porqué ocurre esto?
Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.
Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer laspartículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.
Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Es usual que en los experimentos sobre la ley de Boyle obtener un conjunto de datos de presión y volumen, los cuales se pueden representargráficamente para obtener el valor de k. Un gráfico de P versus V (figura 1) da como resultado la hipérbola característica que corresponde a la ecuación 1. Si se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada línea, éstas curvas se denominan isotermas.

Figura 1 Representación gráfica de la ley deBoyle
Para encontrar el valor de k, se representa la presión como una función del inverso del volumen con el fin de obtener una línea recta (figura 2). Aplicando el método de los mínimos cuadrados se puede tener el mejor estimativo de k.

Figura 2 P versus 1/V en la ley de Boyle
3.- Materiales:

-Jeringas de 10 ml
-Equipo de suero
-Manómetro
-soportes universales
-Cinta adhesiva
-Papelmilimetrado

4.- Reactivos.
-Mercurio
5.- Esquema.
T [°K]
V[ml]
Δh [mmHg]
PTEO[atm]
PEXP[atm]
294
294
294
294
294
294
V1=10ml
V2=9ml
V3=8ml
V4=7ml
V5=6ml
V6=5ml
Δh1=0
Δh2=31mmHg
Δh3=69mmHg
Δh4=119mmHg
Δh5=168mmHg
Δh6=224mmHg
P1=1 atm
P2=1,1atm
P3=1,2 atm
P4=1,3 atm
P5=1,5 atm
P6=1,8 atm
P1=1atm
P2=1.04atm
P3=1,09atm
P4=1,15atm
P5=1,22atm
P6=1,29atm

6.-...