Laboratorio ley de boyle

Objetivos

* Comprobar por medio de un procedimiento experimental la ley de Boyle-Mariotte.
* Con base a los gráficos obtenidos a partir de los datos experimentales de presión y volumen, observar y examinar qué tanto se adapta el aire a la conducta ideal bajo las condiciones de trabajo en el laboratorio.

Tabla No 1. Datos y resultados de la ley de Boyle- Mariotte
Volumen de lajeringa(Vj), mL | Volumen del aire (Va), L | Altura de la columna (h)mm | Pc=h/13,6 | 1/Va(L-1) | Presión del aire (Pa), atm |
9,5 | 26,5 | 135 | 9,926 | 37.736 | 0,8551 |
9,0 | 26,0 | 200 | 14,705 | 38.462 | 0,8614 |
8,5 | 25,5 | 255 | 18,750 | 39.216 | 0,8667 |
8,0 | 25,0 | 320 | 23,529 | 40.000 | 0,8730 |
7,5 | 24,5 | 375 | 27,573 | 40.816 | 0,8783 |
7,0 | 24,0 | 440 | 32,352 | 41.667| 0,8846 |
6,5 | 23,5 | 505 | 37,123 | 42.553 | 0,8909 |
6,0 | 23,0 | 555 | 40,808 | 43.478 | 0,8958 |
5,5 | 22,5 | 615 | 45,220 | 44.444 | 0,9016 |
5,0 | 22,0 | 670 | 49,264 | 45.455 | 0,9069 |

Cálculos

1. Volumen del aire (Va).

Ve: volumen del Erlenmeyer (hasta el tapón) mL.
Vj: Lectura de volumen en la jeringa, mL.
VL: Volumen de agua en el Erlenmeyer, mL.

Va= Ve +Vj – VL


En este caso Vj no se utilizará ya que la diferencia de los dos volúmenes me da como resultado Va. De la siguiente manera:

Va= Ve – VL

Aplicándola

Va= 77 mL – 50 mL Va = 27 mL.

2. Presión de la columna (Pc).

Pc = h13,6

Ejm: 200 mm13,6 = 14,705

3. 1/ Va (L-1)

Ejm: 1 / 0,0265L = 37,7358.

4. Presión del aire (Pa), atm.

Patm: Presionatmosférica.
Pa: presión del aire.

Pa (torr) = Patm + h (mm)13,6
Ejm:

Pa (torr) = 640 torr + 200 mm13,6 = 654, 705 torr

Para esta ecuación utilizaremos la conversión de torr a atm.

1 atm = 760 torr X= 1 atm x 654, 705 torr 760 torr = 0,8614 atm
X =654,705 torr


Discusión y análisis de resultados

* Toma los valoresexperimentales de Pa y 1/Va y determina el valor de k en la ecuación P= m (1/V)+b, utilizando el método de los mínimos cuadrados. (El valor de la pendiente m corresponde al valor de k)

Utilizando el método de los mínimos cuadrados se halla m y b:
m=nxy-xynx2-x2

b=yx2-xxynx2-x2

m = k | 0.006720299 |
b | 0.603378426 |

* Demuestra que, para todos los datos experimentales, (P-b) V= P´V =ksegún la ley de Boyle. (Toma un promedio de los valores P´ V y compáralos con k).

(P-b) = P' | V | P'V= k | Promedio k |
0.2518 | 0.0265 | 0.006672382 | 0.006720216 |
0.2581 | 0.026 | 0.006709994 | |
0.2634 | 0.0255 | 0.006716646 | |
0.2697 | 0.025 | 0.006742165 | |
0.2750 | 0.0245 | 0.006737691 | |
0.2813 | 0.024 | 0.006751116 | |
0.2876 | 0.0235 | 0.006758252 | |
0.2924 |0.023 | 0.006725721 | |
0.2982 | 0.0225 | 0.006710121 | |
0.3035 | 0.022 | 0.006678074 | |

Ejemplo:
(P-b) = 0.8552 - 0.603378426= 0.2518
P´V = 0.2518 x 0.0265 = 0.006672382

* Conocido el valor de k, encuentra los valores de V de la ecuación PV=k para los siguientes valores de V: 10, 20, 50, 70, 100, 120, 140, 160,180 y 200 mL. Obtén un gráfico en papel milimetrado de P versus V,¿ Que se puede
concluir?

Ejemplo:
P= k/V
P= 0.006720299/ 0.01= 0.672029863

V (L) | P |
0.01 | 0.672029863 |
0.02 | 0.336014932 |
0.05 | 0.134405973 |
0.07 | 0.096004266 |
0.1 | 0.067202986 |
0.12 | 0.056002489 |
0.14 | 0.048002133 |
0.16 | 0.042001866 |
0.18 | 0.037334992 |
0.2 | 0.033601493 |

PREGUNTAS

1. Teniendo en cuenta que se ha usado una mezclade gases (aire) y no un gas puro, ¿era de esperarse que esta mezcla obedeciera la ley de Boyle?

El aire que compone la atmósfera terrestre es una mezcla de gases que contiene, además, pequeñas partículas en suspensión, en estado sólido o líquido (aerosoles). Algunos de sus componentes más destacados son:
Nitrógeno, oxigeno, argón, dióxido de carbono, ozono, vapor de agua, aerosoles....