LEY DE BOYLE

Gu´ No 10
ıa

Ley de Boyle: Relaci´n de presi´n y
o
o
volumen en los gases
Nombres:
1.
2.

RESUMEN

10.1

OBJETIVOS

• Determinar la relaci´n entre presi´n y el volumen de un gas confinado.
o
o
• Calcular experimentalmente el trabajo realizado por un pist´n al comprimir un gas.
o
• Encontrar la constante de proporcionalidad establecida por Robert Boyle, a partir de lasgr´ficas
a
obtenidas.

10.2

´
FUNDAMENTO TEORICO

Los gases fluyen como los l´
ıquidos, y por esta raz´n ambos se llaman fluidos. La diferencia princio
pal entre un gas y un l´
ıquido es la distancia entre sus mol´culas. En un gas, las mol´culas est´n
e
e
a
alejadas y libres de las fuerzas de cohesi´n que dominan sus movimientos como en la fase l´
o
ıquida
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o s´lida. Sus movimientostienen menos restricciones. Un gas se expande en forma indefinida, y
o
llena el espacio que tenga disponible. S´lo cuando la cantidad de gas es muy grande, por ejemplo en
o
la atm´sfera de la Tierra o en una estrella, las fuerzas de gravedad s´ limitan la forma de la masa de un gas.
o
ı
La presi´n del aire en el interior de los neum´ticos de un autom´vil es bastante mayor que la
o
a
opresi´n atmosf´rica. La densidad del aire en el interior tambi´n es mayor que la del aire exterior.
o
e
e
Para comprender la relaci´n entre presi´n y densidad, imagina las mol´culas del aire (principalmente
o
o
e
de nitr´geno y ox´
o
ıgeno) dentro del neum´tico, que se comportan como pelotas diminutas de pina
pong, en movimiento perpetuo al azar, rebotando entre s´ y contra la c´mara delneum´tico. Sus
ı
a
a
impactos producen una fuerza que, por nuestros toscos sentidos, nos parece un empuje constante. Esta
fuerza de empuje, promediada sobre una unidad de superficie, es la presi´n del aire encerrado o confinado.
o
La Ley de Boyle (1627-1691) es la conexi´n entre presi´n y volumen a temperatura constante. El
o
o
volumen V de la cantidad de aire encerrada en el tubo demedida es proporcional a la longitud l de la
columna de aire, que puede leerse en la escala milimetrada.
La ley de Boyle establece que la presi´n de un gas en un recipiente cerrado es inversamente
o
proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. Al aumentar el volumen,
las part´
ıculas (´tomos o mol´culas) del gas tardan m´s en llegar a las paredes del recipiente ypor lo
a
e
a
tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presi´n ser´ menor
o
a
ya que ´sta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.
e
Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las part´
ıculas es menor y por tanto
se producen m´s choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presi´n.
a
o
Lo que Boyledescubri´ es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el
o
producto de la presi´n por el volumen siempre tiene el mismo valor.
o
Como hemos visto, la expresi´n matem´tica de esta ley es:
o
a
P.V = k
Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presi´n P1 al comienzo
o
del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presi´n cambiar´ a
o
a
P2 , y se cumplir´:
a
P1 .V1 = P2 .V2

10.3

MATERIALES Y EQUIPOS

• 01 PC con Windows y software Logger Pro.
• 01 LabPro o Interface Universal Lab.
• 01 Sensor de presi´n Vernier.
o
• 01 Jeringa de pl´stico de 25 mL.
a
Manual de Laboratorio de F´
ısica 2

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Departamento de Ciencias

10.4

PROCEDIMIENTO

1. Conectar el sensor depresi´n a la interfaz LabPro.
o
2. Abrir el software Logger Pro. Este detectara autom´ticamente el sensor.
a
3. La presi´n atmosf´rica en el laboratorio es de: 73.15KP a = 0.722at = 731.5mbars, se puede
o
e
calibrar el sensor con este dato (seg´n las unidades que se requieran).
u
´
4. CALIBRACION: Hacer click sobre el valor de presi´n que aparece en la pantalla a la derecha
o
del...