Práctica 4 - Ley de los gases

Práctica 4 Ley de los gases

Marco Teórico

Gas ideal

Un  gas ideal es un modelo abstracto que consiste en la idealización del comportamiento de los gases reales en condiciones específicas de presión y temperatura. Es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que el gas se desvíe de la idealidad. Un gas ideal se comporta según las leyes de Boyle, Charles y Gay Lussac

Ley de Boyle

Relaciona el volumen y la presión de una cantidad de gas a temperatura constante. La presión y el volumen son inversamente proporcionales. Es decir, si la presión aumenta el volumen disminuye y si la presión disminuye el volumen aumenta.

Fórmula    P1·V1 = P2·V2      
La gráfica que representa la ley de Boyle forma una isoterma. 

Ley de Charles

Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante. Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta. Temperatura y volumen son directamente proporcionales

Fórmula 

La gráfica que representa la ley de Charles forma una isobara. 

Ley de Gay-Lussac

Establece la relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen se mantiene constante, y dice textualmente: La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura. Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.

Fórmula

La gráfica que representa la ley de Gay-Lussac es un proceso isocórico.  

Ecuación general de los gases ideales

Combinando todas las leyes anteriores se llega a la expresión:  

Si la cantidad de materia que tenemos es 1 mol en condiciones normales (1atm y 0K) ocupará un volumen de 22,4 L.

Objetivo de la práctica

Comprobar lo establecido en cada una de las tres leyes de los gases, Boyle, Charles y Gay Lussac, a través de una demostración en el laboratorio.

Observar el comportamiento de un gas ideal.

Método

Usar el interfaz llamado LabQuest utilizado en prácticas anteriores que incluye un sensor para medir la presión.

Aparato que relaciona presión y volumen. Consiste en un tubo con gas en su interior y una manivela para modificar el volumen. Al lado tiene un manómetro que indica el valor de la presión. 

Materiales

• Aparato para relacionar presión y volumen
• Interfaz LabQuest
• Software Logger Pro
• Matraz
• 3 vasos de precipitado (dos con agua fría y uno con agua caliente)
• Tubo de ensayo
• Agua caliente
• Agua fría
• Corcho con dos sondas delgadas que tiene una llave para permitir o no el paso de gas o líquido. 

Desarrollo

      1. Ley de Boyle

• Usar el aparato para relacionar presión y volumen
• Observar el valor inicial de la presión con el volumen establecido
• Aumentar y después disminuir el volumen del gas y observar lo que sucede con la presión.

2. Ley de Charles

• Tapar el matraz con el corcho que tiene las dos sondas delgadas, meter estas sondas, con la llave abierta, en el tubo de ensayo, lleno de agua, y colocar el tubo, con la abertura para abajo, en un vaso de precipitado con agua.
• Sumergir el matraz en el vaso de precipitado que tiene agua caliente y observar que pasa con el volumen del gas.
• Cambiar el matraz al vaso de precipitado con el agua fría y observar el cambio en el volumen.

      3. Ley de Gay Lussac  

• Cerrar la llave de las sondas para que no pueda pasar el gas y el volumen esté constante dentro del matraz.
• Colocar el matraz dentro del vaso de precipitado con el agua caliente y colocar el sensor de presión de la interfaz dentro del matraz. Observar el valor de la presión en el Software Logger Pro
• Cambiar el matraz al vaso con agua fría y observar el cambio que ocurre en la presión.

           Resultados  

      1. Ley de Boyle

Al girar la manivela del aparato para disminuir el volumen, el valor de la presión aumento. En cambio, al aumentar el volumen del gas, la presión disminuyó.

      2. Ley de Charles

Al sumergir el matraz en el vaso de precipitado con agua caliente el volumen de gas aumento pues el nivel de agua dentro del tubo de ensayo bajo.

Cuando se cambió el matraz al agua fría, el volumen del gas disminuyó, pues el nivel de agua en el tubo de ensayo subió.

      3. Ley de Gay Lussac  

Al colocar el matraz en el vaso de precipitado con el agua caliente, el valor de la presión aumento. En cambio, al cambiar el matraz al vaso de precipitado con el agua fría, la presión comenzó a disminuir. 

Conclusiones

Cumplimos el objetivo de la práctica ya que logramos demostrar y comprobar las leyes de los gases de Boyle, Charles y Gay Lussac. Comprendimos lo que es un gas ideal y como es su comportamiento en base a estas tres leyes. También aprendimos la diferencia de cada una de las leyes y que es lo que establecen:

• Boyle: temperatura constante, presión y volumen inversamente proporcionales.
• Charles: presión constante, volumen y temperatura directamente proporcionales.
• Gay Lussac: volumen constante, temperatura y presión directamente proporcionales.

Bibliografía 

http://www.quimicafisica.com/definicion-gas-ideal.html  

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/GasesLeyes.htm  

http://fisicayquimicaenflash.es/mol_calculoq/gases_ideales.htm  

http://ensenarquimica.galeon.com/aficiones2067982.html