UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
TEMA:
ESTUDIO DE LOS GASES IDEALES Y REALES CURSO: SECCIÓN:
FISICOQUIMICA “TP-213U”
GRUPO:
1
DOCENTE: DOCENT E:
HERNAN PARRA
OSORIO
INTEGRANTES: CODIGO: ALVA FLORES BRAYAN 201210!"
BARCAYOLA BARCAYOLA CAMPOS LUIS 2012112#I BAYES CONDOR "EAN MARCOS 2013202#$ CABALLERO HUAMANTALLA CHRISTIAN 2013!0!%" AQUINO AQUINO OMAR 201210#2H
201!-II
1. FUNDAMENTO TEÓRICO ESTADO GASEOSO El gas es un estado de agregación de la la materia y su estudio, puede conducirnos haci hacia a algu alguno no de los los conce concept ptos os más más univ univer ersa salm lmen ente te útil útiles es de las las cien cienci cias as Químicas. Se sabe que algunos de los sustratos y productos del metabolismo son gases gases,, como como el oxíg oxígen eno, o, gas carbón carbónic ico, o, nitr nitróg ógen eno, o, e hidró hidróge geno no de ahí ahí la importancia de estudiar algunas de sus propiedades. Si tenemos en cuenta que el estado gaseoso es un estado disperso, de una de las !ormas de agregación de la materia, lo que signi!ica que sus mol"culas están separadas unas de otras por distancias mucho más grandes que el diámetro real de sus mol"culas, lo cual signi!ica que existen unas propiedades macroscópicas
#macros #macros$$ grande grande scopeo$ scopeo$ ver%, ver%, que describ describen en el comport comportami amient ento o del sistem sistema a gaseoso. Esas propiedades son$ el volumen #&%, la presión #'%, la temperatura #(% y la cantidad cantidad de masa, que en este caso son las moles #n%. )os gases di!ieren de los otros estados en que no poseen volumen intrínseco, lo que signi!ica que ocupa todo el espacio cerrado donde se introduce. * continuación se describe las propiedades macroscópicas de los gases$ PRESIÓN: )a ra+ón por la cual los gases eercen presión, es que "stos en una especie de bombardeo continuo con movimiento bro-niano golpean las paredes del recipiente que los contienen. )a presión se de!ine, clásicamente, como la !uer+a #% por unidad de área #*%, luego la presión de un gas es la !uer+a que "ste eerce sobre el recipiente que lo contiene, dividida por el área de super!icie del recipiente$ P=
F A
En el sistema internacional de unidades #S/% la unidad de presión es el 'ascal #'a% que se de!ine como$ una !uer+a de un ne-ton #0% que actúa sobre una super!icie super!icie de un metro cuadrado #m1% y se expresa$ 1 Pa =
1 N 1m
2
)a presión de los gases se mide con un aparato aparato llamado manómetro. manómetro. El principio principio de una clase de ellos es un tubo en !orma de 2 lleno parcialmente con mercurio. 2n extremo del tubo se conecta con el recipiente que contiene el gas y el otro extremo se dea abierto a la atmós!era, como se puede observar en las igura b% y c%. El extremo conectado al recipiente recibe los e!ectos de la presión del gas, mani!estánd mani!estándose ose en una di!erencia di!erencia de altura #h% entre los dos niveles niveles de mercurio. mercurio. Esta presión representa la presión manom"trica
)a presión absoluta del sistema, presión del gas, se de!ine como la presión atmos!"rica más la presión manom"trica, cuando la presión del gas es mayor que la presión externa, es decir,
Pgas = Ph + Patm Ph = Pmanomét!"a 3 cuando la presión del gas es menor que la presión atmos!"rica externa,
Pgas = Patm # Ph . 4ebido a que la mayor parte de las medidas cientí!icas están relacionadas con la presión que eerce una columna de !luido, es más conveniente medir la presión en t"rminos de altura #h% de dicha columna y se puede expresar en m, mm 5g o cm 5g o de cualquier otro tipo de !luido o torr. 6tro sistema de medida es el metro de columna de agua$
2n metro de columna de agua es una unidad de presión que equivale a la presión eercida por una columna de agua pura de un metro de altura. Su símbolo es m.c.a. o mca, y es un múltiplo del milímetro columna de agua o mm.c.a. 7uyas equivalencias son$ •
8 mca 9 :,8 ;g!
•
8 mca 9 > ?:@,@A 'a
•
8 mca 9 8,B11 'S/
•
8 atm. 9 8:,CC mca
•
8 bar 9 8:,1 mca
•
8 ;g
•
8 'S/ 9 :,D:C mca
TEMPERATURA: )a temperatura es una propiedad de un sistema que representa la existencia de una condición del equilibrio t"rmico que es independiente de la composición y tamao del sistema. Esta propiedad de un cuerpo es la misma que determina el !luo de calor hacia otro cuerpo o de otros cuerpos hacia "l. 'ara expresar la temperatura existen varias escalas, las más usadas son la 7elsius #centígrada%, ahrenheit y Felvin.
MASA 7lásicamente la masa se de!ine como la cantidad de materia que posee un cuerpo. undamentalmente se usan los t"rminos de masa y peso como sinónimos, pero no hay que olvidar que la masa es di!erente del peso. )a cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, generalmente gramos. Según el sistema de unidades S/, la cantidad de materia tambi"n se expresa en moles, que se calcula dividiendo el peso del gas #m% por su peso molecular o peso !órmula #'G%, así$
N =
m PM
VOLUMEN El volumen se de!ine como el espacio ocupado por un cuerpo. 4ebido a que un gas llena completamente el recipiente que lo contiene, el volumen del gas siempre será igual al de recipiente. Su unidad internacional es el metro cúbico #m C%, pero se usa el litro #)% o decímetro cúbico #dm C% y su submúltiplo ml o cm C.
GASES IDEALES Y REALES 7uando gen"ricamente nos re!erimos a un gas, estamos re!iri"ndonos a algo que consideramos como gas per!ecto o ideal, cuyo comportamiento está claramente de!inido por las leyes de los gases ideales que describiremos más adelante. )os gases reales di!ieren en algún aspecto de los gases ideales, pero inicialmente estudiaremos ese comportamiento y despu"s haremos "n!asis en las desviaciones particulares con respecto al comportamiento ideal. 'ero cuál es la di!erencia que existe entre los llamados gases per!ectos o ideales y los realesH &eamos, en los ideales se considera que el volumen ocupado por las propias mol"culas es insigni!icante en comparación con el volumen total ocupado por el gas, bao todas las condiciones de temperatura y presión además las atracciones intermoleculares, conocidas como !uer+as de van der Iaals, son insigni!icantes en todo momento. 'ara los gases reales ambas características son apreciables y la magnitud de ellas dependerá de la naturale+a, presión y temperatura. )o anterior nos lleva a concluir que un gas ideal es hipot"tico, ya que las mol"culas de cualquier gas deben ocupar volumen #o sino no existirían% y por consiguiente eercen atracciones. )as condiciones de idealidad se dan cuando los gases están a baas presiones y altas temperaturas.
)as condiciones de los gases están a!ectadas por las cuatro variables o propiedades macroscópicas vistas anteriormente y ellas están involucradas en lo que llamamos leyes de los gases per!ectos o ideales que veremos a continuación.
GASES IDEALES O PERFECTOS El comportamiento de estos gases !ue estudiado por nuestros predecesores, los cuales, enunciaron unas leyes que generalmente llevan sus nombres, entre ellas tenemos$ a% la ley de Joyle o Gariotte, b% ley de 7harlesKLay )ussac, c% ley de las presiones parciales de 4alton, d% ley de di!usión de Lraham, e% ley de *magat, !% ley de los volúmenes de combinación de Lay )ussac, g% ley general de los gases, h% ley combinada de los gases, i% ley de *vogadro, etc.
LEY DE BOYLE O MARIOTTE En 8.@@1 Mobert Joyle, cientí!ico ingl"s, promulgó la relación matemática que existe entre el volumen y la presión de una cantidad dada de gas a temperatura constante. Joyle encerró una cantidad de aire en el extremo de un tubo en 2 empleando como !luido mercurio, como lo muestra la igura B.B En este experimento la presión que existe en el aire encerrado es igual a la presión atmos!"rica más la presión eercida por la altura #h% de la columna de mercurio. *l verter más 5g al tubo se aumenta la presión sobre el gas se observa que el volumen disminuye. Joyle, en sus experimentos, descubrió que el producto del volumen por la presión, cuando la masa y temperatura permanecen constante, es un valor aproximadamente constante. En t"rminos generales la ley de Joyle puede enunciarse así$ El volumen ocupado por una determinada masa de gas, cuando la temperatura se mantiene constante, es inversamente proporcional a la presión que se eerce sobre "l.
1
V α P PV =k
LEY DE CHARLES-GAY LUSSAC. Se necesitó que pasaran más de 8:: aos, despu"s de promulgada la ley de Joyle para que se pudiera hallar una expresión matemática que relacionara el comportamiento de la temperatura y el volumen de un gas cuando la masa y la presión se mantienen constante. * pesar de que Joyle hi+o algunas coneturas al respecto, no llegó a una conclusión de!initiva. Nacques 7harles en 8.D?D y Noseph LayK)ussac en 8.?:1, sentaron las bases de la ley que hoy lleva sus nombres. El principal problema radicó en el maneo del concepto de OtemperaturaO y su escala. *l trabaar con la temperatura 7elsius encontraron inconsistencia en los volúmenes y por lo tanto no se pudo generali+ar. Felvin !ue el que propuso la adopción de una nueva escala de temperatura en la cual el gas per!ecto o ideal ocupara un volumen cero, independiente de su masa. 7uando se gra!ica el volumen contra la temperatura 7elsius y se extrapola hasta cortar el ee de las temperaturas #igura B.?% se encuentra que todas ellas se interceptan en un punto común, este punto corresponde a K1DC,8A P7 en donde la gra!ica indica un volumen cero. Si se toma una nueva escala de temperatura igual a grados celsius más 1DC.8A, la cual se reconoce como escala Felvin o absoluta, es decir, F 9 P7 1DC.8A * reempla+ar el punto de corte, K1DC.8A, queda que F 9 : que se conoce como el cero absoluto y se observa una relación directa entre el volumen y la temperatura. 7on el anterior precedente se pudo enunciar la ley de 7harles LayK)ussac que dice$ Cuando la a!a " la #$%!&'n d% un (a! #%$an%)%n )on!*an*% %l +olu%n d%l (a! %! d&$%)*a%n*% #$o#o$)&onal a la *%#%$a*u$a a,!olu*a.
V α T V kT =
V = k T
Montar e e5%ipo
Veri6car 5%e no 8a$a escape &e gas
Si no permanece constante
Veri6car 5%e e ni*e en a pera permane7ca constante
Si permanece constante
Reso*er e pro"ema
4acer 5%e a pera $ a "%reta se enc%entren en e mismo ni*e
4acer a ect%ra &e *o%men en a "%reta
Le*antar a pera &e ni*e+ ,-. /-.0-. 1-. 2-- cm
9roceso Isot#rmico+
Con %na rega. Me&ir a &i3erencia &e ni*ees'
Regístrese os &atos
(a)ar a pera &e ni*e+ ,-. /-. 0-. 1-. 2--
Regístrese a presi!n "arom#trica $ a temperat%ra &e ag%a' Regístrese os &atos
9ROCESO ISOCORO+ Descripci!n &e os e:perimentos+
a$
Datos %&'%!m%nta(%s:
&olumen muerto 9 B ml. (agua 9 1:.AR7 & * inicio 9 1:ml
4e$ VA ; Vo%men me&i&o < Vo%men m%erto
4e ello, tenemos lo siguiente$
*l subir la pera$
D!)%%n"!a *% n!%(%s ,"m$ 1: B: @: ?: 8::
-o(m%n *%( Gas A ,m($ & * 9 8A.D & * 9 8A.A & * 9 8A.1 & * 9 8B.? & * 9 8B.AA
*l baar la pera$
D!)%%n"!a *% n!%(%s ,"m$ K1: KB: K@: K?: K8::
-o(m%n *%( Gas A ,m($ & * 9
[email protected] & * 9 8@.? & * 9 8D.8 & * 9 8D.BA & * 9 8D.?A
/$ C%st!ona!o *%( 'o"%so !sotém!"o Experimento8$
/.8. 'M67ES6 /S6(EMG/76 4atos$
&olumen muerto 9 B ml. (agua 9 1:.AR7 & * inicio 9 1: ml
4e$ VA ; Vo%men me&i&o < Vo%men m%erto = > Co%mna
4e ello, tenemos lo siguiente$ •
&ariación de la pera$
D!)%%n"!a *% n!%(%s ,"m$ 8:: ?: @:
CUESTIONARIO: PREGUNTA 1
-a!a"!0n *%( o(m%n *%( Gas A ,m($ & * 9 8::.: 8.BA 9 >?.AA & * 9 ?:.: K 1 9 D?.? & * 9 @:.: :.? 9 A>.1
B: 1:
& * 9 B:.: :.A 9 C>.A & * 9 1:.: :.C 9 8>.D
:
& * 9 8@
K1:
& * 9 1:.: :.1 9 8>.?
KB:
& * 9 B:.: :.? 9 C>.1
K@:
& * 9 @:.: 8.8 9 A?.>
K?:
& * 9 ?:.: 8.BA 9 D?.AA
K8::
& * 9 8::.: 8.?A 9 >?.8A
7onvierta las presiones manom"tricas de columna de agua a columna de mercurio #(orr% Melación de unidades$ 2 atm' ; ?0- Torr ; 2-
2 cm4,O ; ?0-@2-
4e ello, cuando se despla+a hacia arriba la ampolla, se tiene$
D!)%%n"!a *% n!%(%s ,"m$ 8:: ?:
P%s!on%s ,To$ '8 9 >?.AA x D@:<8:CC '1 9 D?.? x D@:<8:CC
'8 9 D1.A8 '1 9 AD.>D
@:
'C 9 A>.1 x D@:<8:CC
'C 9 BC.AA
B:
'B 9 C>.A x D@:<8:CC
'B 9 1>.:@
1:
'A 9 8>.D x D@:<8:CC
'A 9 8B.B>
: K1: KB: K@: K?: K8::
'@ 9 8@ x D@:<8:CC '@ 9 8>.? x D@:<8:CC 'D 9 C>.1 x D@:<8:CC '? 9 A?.> x D@:<8:CC '> 9 D?.AA x D@:<8:CC '8: 9 >?.8A x D@:<8:CC
'@ 9 88.DD 'D 9 8B.AD '? 9 1?.?B '> 9 BC.CC '8: 9 AD.D> '88 9 D1.18
PREGUNTA Exprese las presiones en presiones absolutas #(orr% 'resión atmos!"rica 9 DA1.>A mm5g #*ltaura 9 :cm% 'ara las *lturas de 1:, B:, @:, ?: y 8::. Se utili+ará la siguiente !órmula$ Pgasabsoluta= Pmanometrica + Patmosferica
*)(2M* #cm% 8:: ?: @: B: 1:
&*M/*7/T0 4E *)(2M* #cm% 8@ K8B,AA 9 8.BA 8@ K8B.? 9 1.: 8@.@ K8A.1 9 :.? 8@.@ K8A.A 9 :.A 8@.@ K8A.D 9 :.C
&*M/*7U60 G*06GE(M/7 * 8::K8.BA 9 >?.AA ?: :.1 9 D?.? @: K:.? 9 A>.1
Pabsoluta= P manometrica+ Patmosferica
B: K:.A 9 C>.A
D?1.:8 mm5g
1: K:.C 9 8>.D
[email protected] mm5g
?1A.B@ mm5g ?8:.>1 mm5g D>@.A: mm5g
'ara las *lturas de K1:, KB:, K@:, K?: y K8::. Se utili+ará la siguiente !órmula$ Pgasabsoluta= P atmosferica− Pmanometrica
*)(2M* #cm% K1: KB: K@: K?: K8::
&*M/*7/T0 4E *)(2M* #cm%
[email protected]: K8@ 9 :.1 8@.?: K8@ 9 :.? 8D.8: K8@ 9 8.8 8D.BA K8@ 9 8.BA 8D.?A K8@ 9 8.?A
&*M/*7U60 G*06GE(M/7 * 1: K:.19 8>.?
Pabsoluta = P atmosférica− Pmanométrica
B: K:.? 9 C>.1
D1B.88 mm5g
@: K8.8 9 A?.>
D:>.@1 mm5g
?: K8.BA 9 D?.AA
@>A.8@ mm5g
8:: K8.?A 9 >?.8A
@?:.DB mm5g
DC?.C? mm5g
PREGUNTA 2 Exprese las presiones del gas seco #torr%, calculada, restando de la anterior la presión del vapor de agua. /ndicar la !uente d in!ormación$ Solución$ Sabemos$ t ° C
Pabsoluta= P gasseco + Pv
Pgasseco = P absoluta − Pv
4ato$
Pv
21 ° C
t ° C
=18.663 mmHg
2E0(E$ http$<<---.vaxaso!t-are.com
Pgasseco = P absoluta − Pv
8::
?:@.D>D mmHg
?:
D>1.1AD mmHg
@:
DDD.?CD mmHg
B:
[email protected] mmHg
1:
DB?.DDD mmHg
K1:
D8>.D8D mmHg
KB:
D:A.BBD mmHg
K@:
@>:.>AD mmHg
K?:
@
[email protected]>D mmHg
K8::
21° C
@@1.:DD mmHg
PREGUNTA 3 Exprese el volumen del gas seco #ml%, que es igual a la del gas húmedo 4atos$
&olumen muerto 9 B ml. &LS inicio 9 8@ ml
Sabemos que$ VGS & V'() *+,,' . V'()
Entonces$
*l subir la pera$
D!)%%n"!a *% n!%(%s ,"m$ 1: B: @: ?: 8::
-o(m%n *%( Gas A ,m($ & * 9 8A.D B 9 8>.D: & * 9 8A,A B 9 8>.A: & * 9 8A.1 B 9 8>.1: & * 9 8B.? B 9 8?.?: & * 9 8B.AA B 9 8?.AA
PREGUNTA 4 7alcule los valores del producto '& para el gas seco #ml.(orr% y las desviaciones porcentuales respecto a la media.
'ara el despla+amiento hacia arriba$ M+,:
*ltur a #cm% 8:: ?: @: B: 1: K1: KB: K@: K?: K8::
'resión del gas seco #(orr% ?:@.D>D D>1.1AD DDD.?CD
[email protected] DB?.DDD D8>.D8D D:A.BBD @>:.>AD @
[email protected]>D @@1.:DD
9V ;2/'?,
&olumen #l%
'& #ml. (orr%
:.:8?AA :.:8??: :.:8>1: :.:8>A: :.:8>D: :.:1:1: :.:1:?: :.:188: :.:18BA :.:18?A
8B.>D 8B.?> 8B.>C 8B.?> 8B.DA 8B.AB 8B.@D 8B.A? 8B.A8 8B.BD
PREGUNTA 5: 7alcule el valor de W para cada caso y las desviaciones con respecto a la unidad. Solución$ El !actor de compresión se calcula$ Z =
PV nRT
)a desviación se calcula$ esviaci!n =
1− Z
Z
" 100
4atos$ #aire =0.0013 g / cm
3
´ M aire= 28.9 g / mol
V o=28.9 cm
3
8P 5allamos la masa del aire #aire =
maire V o 3
maire =V o " # aire =26.6 cm " 0.0013
g cm
3
=0.03458 g
1P 7alculamos el número de moles del aire$ naire =
maire ´ M aire
=
0.03458 g 28.9 g / mol
=0.0012 mol
CP hallamos W y la desviación de W
*)(2M* 8:: ?: @: B: 1: K1: KB: K@: K?: K8::
)% :.:8?AA
'#torr% ?:@.D>D
W :.:@?:>
:.:8??:
D>1.1AD
:.:@DD@
:.:8>1:
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[email protected]
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:.:8>D:
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:.:@D8
:.:1:1: :.:1:?: :.:188: :.:18BA :.:18?A
D8>.D8D D:A.BBD @>:.>AD @
[email protected]>D @@1.:DD
:.:@@: :.:@@? :.:@@C :.:@@: :.:@A?
4ES&/*7/T0 8C.@>X 8C.D@X 8C.D1X 8C.DDX 8C.>:X 8B.8AX 8C.>DX 8B.:?X 8B.8AX 8B.1:X
PREGUNTA 6: 5aga un grá!ico #p vs. v%, mostrando como una x los puntos experimentales de la curva, haga un comentario de la grá!ica obtenida y su relación con la ley de Joyle. *)(2M*
ml%
'#torr%
8:: ?: @: B: 1: K1: KB: K@: K?: K8::
8?.AA
?:@.D>D
8?.?:
D>1.1AD
8>.1:
DDD.?CD
8>.A:
[email protected]
8>.D:
DB?.DDD
1:.1: 1:.?: 18.8: 18.BA 18.?A
D8>.D8D D:A.BBD @>:.>AD @
[email protected]>D @@1.:DD
Gra6ca V *s 9
Existe di!erencia en algunos puntos, puesto que hubo algunos errores al momento de las mediciones. )o cual di!iculta que la ley de Joyle se cumpla per!ectamente, más bien mostrando solo un aproximado de dicha ley. 4onde la 'resión varía inversamente proporcional al &olumen.
PREGUNTA 7:
5aga un grá!ico '& vs. ' y seale la curva para la media. 'resión del gas seco #(orr%
&olumen #l%
'& #ml. (orr%
?:@.D>D D>1.1AD DDD.?CD
[email protected] DB?.DDD D8>.D8D D:A.BBD @>:.>AD @
[email protected]>D @@1.:DD
:.:8?AA :.:8??: :.:8>1: :.:8>A: :.:8>D: :.:1:1: :.:1:?: :.:188: :.:18BA :.:18?A
8B.>D 8B.?> 8B.>C 8B.?> 8B.DA 8B.AB 8B.@D 8B.A? 8B.A8 8B.BD
Gra6co 9 *s 9V
PREGUNTA 8
5aga un grá!ico W vs ' y seale la curva de la idealidad.
Gra6co 9 *s 7
PREGUNTA 19: 5aga un comentario acerca del comportamiento del gas utili+ado para esta experiencia. 7omo hemos observado en el experimento, el aire, el cual !ue el gas de prueba, se ha comportado casi o algo parecido a un gas ideal, ya que como mencionamos anteriormente, "ste cumple pero no exactamente la ley de Joyle #ley que se impone en los gases ideales%. *demás de la ley de Joyle otro !actor importante es el !actor de compresibilidad, es decir$ si +9 8 el gas es ideal. 'ara nuestro caso, el aire, se aproxima casi siempre a la unidad, por lo cual podemos concluir que el aire no se encuentra leano al comportamiento de un gas ideal.
I)2)
PROCESO ISOCORO
M+(+4 5 +6/7'4 •
• • •
(%reta &e gases o T%"o ne%mBtico' 9era o Ampoa &e ni*e' Tap!n &e goma para "%reta &e Soporte' Term!metro' Aisante' T%"o capiar' Vaso' (a!n' 9in7a &e empame &e goma' Mec8ero' 9ro"eta'
gases'
b%
4iagrama de 'rocesos del /sócoro
8
&eri!icar que el balón este completamente seco
8
*mar la !igura según la !igura mostrada
1
)lenar con agua la pera de nivel hasta el cuello y poner tapon sin que se moe el tubo capilar
C
Garcar el nivel hasta donde entra el tapón en el balón que contiene el gas J
B
&ertir agua en el vaso hasta que el balón quede sumergido hasta el tapón
A
*gitar el agua del vaso hasta que temperatura sea constante en el balón #gas J%
8
*ustar los niveles de agua de la bureta y la pera de nivel.
1
Megistrar el volumen del gas * de la bureta, la temperatura del gas J y la presión barom"trica
@
7olocar tecnopor entre el vaso y la pera de nivel
1
'render el mechero hasta que la temperatura aumente unos D P7 y luego apagar
D
*gitar el agua del vaso para que se pueda homogeni+ar la temperatura
C
Megistrar la (emperatura del gas J y el volumen del gas *
C
Metirar el Jalon y medir con la ayuda de una probeta el volumen del mismo hasta la m arca del tapón
@ veces
I.2. PROCESO ISÓCORO 1. a((% (as '%s!on%s *%( 'o"%so P O
$ 'resión inicial de los gases * y J secos.
= P B
P A
T Bh
P
V A V B
$$ 'resión de los gases secos a (P7
= P
T Ah
$ 'resión de los gases * y J húmedos a (P7
$ &olumen inicial del gas *. $ &olumen inicial del gas J #volumen del balón%
V AT
y
V BT
$ volumen de los gases * y J a (.
V
= VB + ∆V AT
P BhT
= P A
T B
'resión de vapor de agua a (P7.
T
P Bh
$ 'resión del gas J húmedo en el balón a (P7
TV
P B
T A
P
$ 'resión del gas J seco
=
POV A T A
V
TV B
P
3
( P7 8>.B 1>.B C>.B B>.B A>.B @>.B D>.B 5allando la presión inicial$
=
PBhT (VB
+ ∆V A )
V B
&6)2GE0 #ml% 8D.B
[email protected] 8A.D 8A 8C.B 81.DA 88.DA
22 ° C
22 ° C
P0= P $% − PV
=752.95 torr −19.841 torr
P0=733.109 torr P A =733.19 torr
T º C
8>.B 1>.B C>.B B>.B A>.B @>.B D>.B
P BhT
V T
P A
P V T
8D.B
[email protected] 8A.D 8A 8C.B 81.DA 88.DA
D@: ?:@.CB8 ?B1.1>1 ??8.A>> >?@.?@A 8:CD.8D@ 881A.BB@
8D.ACA C8.?1B ./0 >1.A88 8B>.C? 1CC.D8 CAA.88
= PA + P V T
H 2O
DDD.ACB ?C?.8@A ?>D.@8@ >DB.88
[email protected] 81D:.?? 8B?:.AA@
Lracias al enunciado sabemos$ V BT
= VB + ∆V AT
TV B
P
3
=
PBhT (VB
+ ∆V A )
V B
V B1 0 l 2Volu%n (a! %n %l ,al'n3
T%m'%ata T%m'%ata !n!"!a( ,;C$ )!na( ,;C$ 8>.B 1>.B C>.B B>.B A>.B @>.B
1>.B C>.B B>.B A>.B @>.B D>.B
∆V
T
A
8 8.B :.D 8.@ :.@A 8
V BT
A A.B B.D A.@ B.@A A
T
P Bh
?C?.8@A ?>D.@8@ >DB.88
[email protected] 81D:.?? 8B?:.AA@
TV B
P
=
PBhT (VB
+ ∆V A )
V B
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2. Ta"% (a ga)!"a PA s -A ,"a *% C(a'%<on$ 'aa %( gas A. aga n "om%nta!o *% (a g>)!"a o/t%n!*a < s %(a"!0n "on (a (%< *% ?o<(%. PA 2.72 9.82 17.42 15.12 12.62 1. 19.7
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0otamos que la grá!ica se aproxima a la curva de 7lapeyron y esta a su ve+ aproxima a la les de Joyle. Ecuación de 7lapeyron de gases ideales$ '& 9 nM( *l tener temperatura constante y si YnZ y YMZ constantes. Entonces '& 9 cte.
3. Ga)!% ,P? s T$@ /!"an*o (os C %n (as a/s"!sas < (as '%s!on%s P? %n (as o*%na*as. Con (os *atos o/t%n!*os %n (a %&'%!%n"!a@ %!)!% (a B%< *% Ga< Bssa" < %( a(o *% 'aa 'o"%sos !s0"oos: 1 ∂ P β = P = P 0 (1 + β .T ) y P 0 ∂T V
En *on*% P9 %s (a '%s!0n *%( gas a 9 C < %s %( "o%)!"!%nt% *% "om'%s!/!(!*a* !s0"oo. Ba !n%sa *% *a %( a(o *%( "%o a/so(to %n C. Ta"% (a %"ta %n %( g>)!"o@ ma"an*o "on n (os 'ntos "a("(a*os. Ca("(% %( %o %(at!o *%( "%o a/so(to. )a grá!ica obtenida a continuación permite ver un comportamiento que se acerca al de la )ey de Lay )ussac, cuya tendencia deber ser lineal #línea amarilla%. El m"todo de auste se reali+ará en la pregunta 0R @, así como tambi"n se calculará el cero absoluto y su respectivo error relativo.
P%gnta 16: D%m%st% % 'aa n gas *% mo(é"(as %s)é!"as@ (a "onstant% / *% an *% aa(s %s *% 3 %"%s %( o(m%n mo(%"(a 'o (a "onstant% *% Aoga*o. )a relación entre b y el tamao de las mol"culas puede demostrarse observando la !igura$
7on la suposición que las mol"culas son es!"ricas y que tienen un radio M. El espacio en el cual los centros de las mol"culas no pueden despla+arse por la presencia de la otra mol"cula se indica con un circulo de tonalidad más clara, el radio de esta es!era es el doble del radio de una mol"cula es decir 1M, por lo tanto
4
el covolumen por par de mol"culas es
3
32 C
[ #1M% 9
3
[MC , entonces el
16
covolumen por mol"cula es
3
4
[MC que se puede expresar como B \
3
[MC.
'or tanto, se deduce que el covolumen es cuatro veces el volumen real de las moleculas. 'uesto que b es el covolumen por mol se obtiene$ 4
b 9 B 0 *
3
[MC
CONCBUSIONES:
Si al aire seco es sometido a temperaturas y presiones altas, "ste pierde idealidad.
Se concluye de los datos y grá!icas obtenidas, que los gases secos se comportan como ideales en ciertas condiciones de presión, temperatura y volumen.
Se concluye de los datos y grá!icas obtenidas en el proceso isot"rmico que la presión y el volumen varían en !orma inversamente proporcional.
7on la grá!ica del gas * #' * vs & *%, se obtuvo una aproximación a la curva de 7lapeyron.
)a grá!ica del experimento isócoro nos demuestra la variación directamente proporcional de la presión con la temperatura.
)as múltiples repeticiones del proceso, tanto isócoro como el isot"rmico, sirven para obtener una medida más exacta, ya que con pocas mediciones se obtendría menor exactitud.
En el experimento 1, el aumento del nivel de agua en la bureta de gases es originado por el incremento de la presión, por parte del gas J, ya que a este se le suministra calor #aumento de la energía cin"tica de las mol"culas de gas%.
RECOMENDACIONES:
En el experimento isot"rmico, el movimiento continuo de la pera debe reali+arse con sumo cuidado ya que puede ocasionar la p"rdida parcial o total del líquido.
4ebe de!inirse claramente el nivel a partir del cual se harán las variaciones de altura ya que si cambiamos este nivel continuamente, se perderán las proporciones útiles para gra!icar las curvas.
'ara evitar errores de cálculos considerables, debe acercarse la pera de nivel a la bureta, lo máximo posible, para veri!icar el mismo nivel de agua entre ellos.
Se debe tener cuidado al cerrar la bureta de gases, de lo contrario habría un escape del gas *, y errores en los cálculos.
Se debe tener cuidado al momento de hacer las mediciones necesarias, ya que con el movimiento puede destaparse la parte superior de la bureta de gases.
*l reali+ar el proceso isot"rmico, tener cuidado que el mechero est" lo su!icientemente aleado de la pipeta o interponer con un material no conductivo de calor #tecnopor%, para que no se a!ecte el volumen del gas *.
En el experimento isócoro debe veri!icarse que los tampones en la pera de nivel y el balón que contiene al gas J tienen que estar adecuadamente cerrados para evitar cualquier !uga del gas.
*l inicio debe hallarse el volumen muerto para e!ectos del cálculo, si no se incurrirá en error.
*l medir la temperatura del gas J en el balón, se debe tener cuidado con el continuo aumento de temperatura a pesar del cierre de la llama.