Laboratorio Boyle

Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco Facultad de Ingeniería Química e Ingeniería Metalúrgica Departamento Académico de Ingeniería Química

CURSO: IQ122APQ: Fisicoquímica para Ingeniería Química PRÁCTICA: Ley de Boyle - Mariotte. OBJETIVOS:  

Demostrar la Ley de Boyle - Mariotte de manera experimental. Obtener datos experimentales de presión y volumen, para relacionar la ley de Boyle Mariotte para el aire y CO2 para demostrar el comportamiento ideal a las condiciones de trabajo del laboratorio.

MARCO TEORICO Gas Esta palabra fue acuñada por el científico  Jan Baptista van Helmont   en la primera mitad del siglo XVII, a partir del vocablo latino chaos. Se trata de aquella materia que tiene poca densidad y que por la casi nula fuerza de atracción entre sus moléculas tiende a ocupar por completo el espacio en el que se encuentra. Esto permite decir que el gas es el estado de agregación de una materia que carece de volumen y de forma propios, algo que le permite diferenciarse de un líquido o de un sólido. Por lo que entre las moléculas de gas se encuentra el hecho de que existe una gran distancia de vacío entre las partículas que lo conforman lo que trae consigo que se a posible su comprensión.

Gas ideal Un gas ideal es un conjunto de át omos o moléculas que se mueven libremente sin interac ciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del  recipiente que lo contiene. 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. El gas es una sustancia que se halla en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son: Sólido  Líquido  Gaseoso.  Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.

La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden macroscópico. Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas.

Ley de Boyle-Mariotte Los gases ideales, las variables que definen el sistema son la presión (P), el volumen (V ) y la temperatura (T). La ley de Boyle-Mariotte afirma que “el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a su presión”. PV = Constante

Ec. 1

También se puede enunciar de la siguiente manera: “En un sistema aislado para cualquier masa de gas en un proceso isotérmico, el producto de la presión por el volumen es constante”.

EQUIPOS MATERIALES Y REACTIVOS       

Jeringa Termómetro Manómetro Mangueras Válvula de 3 vías Aire CO2 (g)

PROCEDIMIENTO 1. 2. 3. 4.

Instalar el sistema según indicaciones del docente. Colocar el émbolo de la jeringa en 0 mL y succionar el gas de trabajo hasta 10 mL. Tomar la temperatura del sistema Presionar el émbolo para completar la siguiente tabla: V (mL) P (mbar) 5. Cambiar de gas y repetir los pasos del 2 al 4. 6. Realizar cálculos.

CUESTIONARIO 1. Grafique P vs V y P vs 1/V, para cada gas y comente 2. Discuta los valores de constante hallados para cada gas 3. Comente, que sucedería si se comprime el émbolo hasta lograr 0.01 mL, cuál sería la presión y el comportamiento de cada uno de los gases? 4. Explique una relación directamente proporcional e inversamente proporcional, ponga ejemplos.

BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA    

Marron y Pruton. Fisicoquímica Perry & Chilton. Biblioteca del Ingeniero Químico Levine, Fisicoquímica. Atkins, Fisica Química.

CUESTIONARIO Para práctica de densidad 1. ¿Qué sucedería si se infla el globo con un gas diferente al aire y CO 2? (Oxígeno puro y Helio)?. Comente para cada caso. 3 3 2. Si la densidad del aire es 1.24 kg/m , ¿qué sucedería con un gas de densidad 1.22 kg/m  y otro de 1.24 kg/m3 soltados en el aire?. Comente cada caso. 3. Diga si la Ley de Gases Ideales tiene influencia sobre la densidad, ¿como ejerce esta influencia? (demuestre a través de ecuaciones). 4. Establezca razones por la que los globos aerostáticos pueden volar. 5. Calcule la densidad del aire con los datos obtenidos en e l laboratorio, realice comentarios.