Estudio Experimental de los gases ideales

Fundamentos Físicos de la Ingeniería
(Ingeniería Industrial)

Prácticas de Laboratorio
Curso 2008-09
Práctica 12:

1

Estudio experimental de los gases ideales

Objeto de la práctica
El objetivo específico es estudiar el comportamiento experimental de los gases. Se supondrá que siguen el modelo
de gas perfecto y se medirá el número de moles de una muestra de gas.
Como objetivosgenerales cabee señalar el aprendizaje y la destreza en los siguientes aspectos:
• Expresión correcta de las magnitudes con sus errores y unidades.
• Determinación experimental de magnitudes mediante medidas directas e indirectas y especialmente
mediante los coeficientes de rectas de regresión lineal.

2

Fundamento teórico
Se dice que un gas es ideal si posee un comportamiento descrito por laconocida ecuación de Clapeyron
PV = nRT
(12,1)
Donde:
• P y V son respectivamente la presión y el volumen del gas.
• n es el número de moles de la muestra del gas.
• R es la constante universal de los gases perfectos.
En general los gases en la naturaleza siguen aproximadamente esta ley a bajas densidades, y por lo tanto cuando
están sometidos a bajas presiones como la atmosférica.

3Determinación experimental del número de moles mediante el método de regresión lineal
En este experimento, tomaremos como muestra de gas la que ocupa el volumen de un cilindro recto de sección S
y altura hV , (V=ShV). El modelo físico dado por la ley (12,1) a temperatura constante T0, puede escribirse en la
forma
P=

n RT0 1
S hV

(12,2)

que podemos expresar en forma lineal
P = a+b1
hV

Pa

donde (1/hV) representa la abcisa y P la ordenada.
Se deberá tomar un conjunto de puntos experimentales {1/hVi, Pi} a
temperatura constante, y posteriormente aplicar el método de mínimos
cuadrados para obtener los parámetros a y b de esta recta. El número de
moles podrá determinarse una vez conocida la pendiente.
hV- 1 cm

n=

bS
RT0

(12,3)

4

Montajeexperimental.

a)

1

Descripción del aparato
Una cantidad fija de gas, usada como objeto de estudio, se halla en un
recipiente de vidrio (tubo de medida), el cual está conectado a un manómetro
de mercurio en forma de U. Los brazos del manómetro están formados
básicamente por un tubo de plástico flexible, cuyo extremo abierto termina en
un tubo de vidrio de mayor diámetro (recipiente demercurio). El taponcito 1

El taponcito no aparece en el dibujo.

Δhp
gas

Hg

Hg

P12: Estudio experimental de los gases ideales
que cubre el recipiente de reserva debe mantenerse quitado durante el experimento y colocarse posteriormente.
Todo el aparato está fijado a un soporte, de forma que el tubo de medida permanece fijo y el recipiente de reserva
se puede desplazar a lo largo delsoporte. La presión y el volumen del aire encerrado se controlan al variar ΔhP y
hV. La diferencia del nivel de mercurio entre el tubo de medida y el recipiente de reserva (ΔhP), se puede medir
mediante una regla graduada, y nos da la diferencia de presión entre el gas y la atmósfera en longitud de mercurio.
Si no se dispone en el laboratorio de barómetro, se adoptará como valor de la presiónatmosférica el de
condiciones normales, es decir, Pa=1 atm.= 760 mm. de Hg. A fin de poder variar la temperatura del gas de forma
controlada, el tubo de medida está rodeado de otro tubo que se puede conectar con un baño termostático a través
de los tubulares de entrada y salida. La temperatura de salida del líquido en circulación se puede medir con un
termómetro introducido a través de un orificio alefecto y la temperatura de entrada coincide con la del baño
termostático. La altura del volumen de la columna de aire (V=ShV) se mide indirectamente en la escala graduada y
el área de su sección transversal mide S=1.02 cm2. La zona coloreada del extremo superior del tubo de medida
encierra el volumen que tendría un cilindro recto de altura 1 cm. Por ello, la altura de la columna de aire...