primera practica de fisico quimica
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Universidad Nacional de Huancavelica Facultad de ciencias de Ingeniería Escuela Académica Profesional de Ingeniería Ambiental Sanitaria
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
HUANCAVELICA
E.A.P. INGENIERIA AMBIENTAL Y
SANITARIA PRACTICA N°: 01
CÁTEDRA: FISICOQUÍMICA.
CATEDRÁTICO: Ing. Luz Luisa Huamanì Astocasa
CICLO: “IV, B”
INTEGRANTES:
AYUQUE SANTIAGO, Jessica Milagros. CALLAHUA RAMOS, Madyori. CONES CAPCHA, Nery Livia. GONZALES CARHUAPOMA, Tania Lizbeth. PAUCAR ALARCÓN, Gabriela Margarita. PAUCAR CONCE, Jhoshelyn Mayly. PONCE CRISPIN, Jennifer Mercedes.
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LEY DE BOYLE-MARIOTTE-PROCESO ISOTÉRMICO.
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HVCA – PERÚ2015
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Dedico el presente trabajo primeramente a mi familia por el apoyo que me brinda.
Principalmente a dios por la fortaleza que me da cuando estoy a punto de caer.
A mis docentes, gracias por el tiempo y apoyo que me dan para el desarrollo de formación profesional contribuyendo a alcanzar mi metas.
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INTRODUCCION
El presente informe tiene como objetivo como se aplica en la práctica de laboratorio la
ley de Boyle- Mariotte y los procesos isotérmicos, como bien ya se sabe la relación
entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. Fue
descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma
conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la
que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es
inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es
constante.
Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares:
por ejemplo, los gases nobles todos son muy radioactivos bajo condiciones normales,
son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy
baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla periódica. (L., 1997)
De la misma manera al proceso isotérmico o proceso isotermo se le denomina al
cambio reversible en un sistema termodinámico, siendo dicho cambio
a temperatura constante en todo el sistema. La compresión o expansión de un gas
ideal puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto térmico con otro sistema
de capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro
sistema se conoce como foco calórico. De esta manera, el calor se transfiere muy
lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energía
interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la
expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q =
W.
Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representa los valores sucesivos
de las diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. Las isotermas de un gas
ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras,
cuya ecuación es P•V = constante.
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I. OBJETIVOS:
Confirmar de manera experimental la ley de Boyle.
Analizar con base en gráficos obtenidos a partir de los datos experimentales de
presión y volumen, qué tanto se ajusta el aire dentro de un recipiente a
temperatura constante.
II. FUNDAMENTO TEORICO:
En general las moléculas de un gas se encuentra muy alegadas unas de otras, se
mueve al azar en forma lineal y todas direcciones, chocándose entre ellas
mediante un movimiento caótico continúo que cubre todo el espacio dentro del
recipiente en el cual se encuentra encerrado un gas determinado. Se supone que
el gas ejerce presión sobre las paredes del recipiente que lo contiene debido a
que las moléculas del gas chocan con las paredes del mismo. La presión ejercida
por un gas depende de dos factores las cuales son lo siguiente: el número de
moléculas por unidad de volumen y la energía cinética de las moléculas.
También los átomos y moléculas, en el estado gaseoso, se comportan como
centros puntuales de masa que sólo en el rango de las altas presiones y bajas
temperaturas son afectadas por las fuerzas atractivas. Fuera de estos límites, las
propiedades físicas de un gas se deben principalmente al movimiento
independiente de sus moléculas (Book, 2002).
Si se considera a un gas contenido en un recipiente, la presión que éste ejerce es
la fuerza por unidad de área sobre las paredes debida a los impactos elásticos de
las moléculas. Donde Robert Boyle descubrió en 1662 la relación matemática
entre la presión y el volumen de una cantidad fija de gas a temperatura
constante. Según la ley de Boyle, el volumen de una masa dada de gas varía en
forma inversamente proporcional a la presión cuando la temperatura se mantiene
en un valor fijo. La expresión matemática de la ley se escribe:
P x V = k (proceso isotérmico)
La magnitud de la constante k es función de la cantidad química de gas y de la
temperatura. Cuando permanece constante (si se aumenta la presión el volumen
disminuye). Esta relación se conoce como Ley de Boyle-Mariotte.
Para dos estados diferentes 1 y 2, la ley implica:
P1. V1 = P2 V2
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Es decir, si se explora el comportamiento físico de un gas de acuerdo con la ley
de Boyle y asumiendo comportamiento ideal, se puede concluir que, a
temperatura constante:
Si se duplica la presión sobre una masa dada de gas, su volumen se reduce a la
mitad.
Si el volumen de una masa dada de gas se triplica, la presión se reduce en un
tercio.
Es usual en los experimentos sobre la ley de Boyle obtener un conjunto de datos
de presión y volumen, los cuales se pueden representar gráficamente para
obtener el valor de k. Un gráfico de P versus V da como resultado la hipérbola.
Si se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de
hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada línea,
éstas curvas se denominan isotermas.
Representación gráfica de la ley de Boyle
Para encontrar el valor de k, se representa la presión como una función del
inverso del volumen con el fin de obtener una línea recta como vemos en la
figura. Aplicando el método de los mínimos cuadrados se puede tener el mejor
estimativo de k. (Lagger, 2003)
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Hipérbolas
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En resumen, para mantener las condiciones isotérmicas habrá que sacar el calor
generado en una compresión y reponer el calor consumido en una expansión.
III. MATERIALES:
MATERIALES
MANOMETRO DE BERNOULLIFormado por:
Un tubo en forma de U. Papel milimetrado. Soporte universal. Jeringa de 50ml.
Mercurio.
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MANOMETRO DE BUORDEONformado por:
Medidor de presión. Soporte universal. Jeringa de 20ml.
IV. METODOS:
En la presente práctica se demostrara la ley de las isotermas postulada por
BOYLE que afirma que “la temperatura es constante”. Para tal
demostración se hizo uso del MANÓMETRO DE BERNOULLI.
1. Se medirá la variación de la presión en el papel milimetrado con
ayuda de la jeringa.
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2. Para lo cual se iniciara con un volumen de 50 ml (medidos en la
jeringa), se empujara la jeringa hasta contar con un volumen de
47.5ml y así sucesivamente hasta llegar a 45ml, 42.5ml, 40ml.
3. Según fue avanzando el mercurio por el tubo en forma de U, se
hicieron las anotaciones en el siguiente cuadro.
VOLUMEN (ml) PRESIÓN(mmhg) PRESIÓN FINAL(mmhg)
50 0 0 + 483 = 483
47.5 0.8 0.8 + 483 =483.8
45 1.6 1.6 + 483 =484.6
42.5 2.3 2.3 + 483 =485.3
40 2.9 2.9 + 483 =485.9
Se demostrara la ley de las isotermas postulada por BOYLE que afirma que
“la temperatura es constante”. Para tal demostración se hizo uso del
MANÓMETRO DE BUORDEON.
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40ml42.5ml45ml47.5ml50ml
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1. Se medirá la variación de la presión en el medidor de presión (nos indicara
con su aguja cuanto es la variación) con ayuda de la jeringa.
2. Para lo cual se iniciara con un volumen de 20 ml (medidos en la jeringa), se
empujara la jeringa hasta contar con un volumen de 19ml y así
sucesivamente hasta llegar a 18ml, 17ml, 16ml, 15ml.
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3. Tales datos se anotaron en la siguiente tabla en donde se especifica el
volumen la variación de la presión y por último la presión final o absoluta
que se halla con la siguiente fórmula:
Volumen (ml) Presión(mmhg) Presión final(mmhg)
20 0 483 + 0 =
19 15 483 + 15
18 30 498 + 30
17 50 513 + 50
16 70 531 + 70
15 90 549 + 90
V. RESULTADOS :
RESULTADOS DEL MANOMETRO BUORDEON
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Pab¿
=Pman¿
+Patm¿ ¿
¿¿
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TABLA N° 1 RESULTADOS
GRAFICO N° 1
RESULTADOS DEL MANÓMETRO DE BERNOULLI.
TABLA N°2 DE RESULTADOS
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V ml P mmHg PRESION TOTAL
20 ml 483+0 483 mmHg
19 ml 15+483 498 mmHg
18 ml 30+483 513 mmHg
17 ml 50+483 533 mmHg
16 ml 70+483 553 mmHg
15 ml 90+483 573 mmHg
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VOLUMEN (ml) PRESIÓN(mmhg) PRESIÓN FINAL(mmhg)
50 0 0 + 483 = 483
47.5 0.8 0.8 + 483 =483.8
45 1.6 1.6 + 483 =484.6
42.5 2.3 2.3 + 483 =485.3
40 2.9 2.9 + 483 =485.9
GRAFICO N°2
40 42 44 46 48 50 52481.5
482
482.5
483
483.5
484
484.5
485
485.5
486
486.5
VOLUMEN (ml)
PRES
ION
(mm
Hg)
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VI. DISCUSIONES:
A diferencia de nuestra practica en la cual hicimos uso de un instrumento que
constaba de dos tubos de vidrio y un soporte en la cual estaba el mercurio con la
lo que comprobamos la ley de Boyle y Mariotti existe otras formas de
comprobar esta ley por lo que una de ellas fue encontrada en un archivo este nos
dice:
MATERIALES.
Jeringa grande
Globos pequeños.
PROCEDIMIENTO.
En primer lugar sacamos totalmente el émbolo de la jeringa, llenamos un globo
de aire y lo introducimos en la jeringa. Luego colocamos el émbolo sin
introducirlo del todo y tapamos el agujero pequeño de la jeringa con un dedo. Al
empujar el émbolo vemos que disminuye el volumen del globo. Ahora metemos
el globo lleno de aire en la jeringa y colocamos el émbolo introduciéndolo hasta
el fondo (sin aplastar el globo). Luego tapamos el orificio pequeño de la jeringa
con un dedo y tiramos del émbolo. En este caso vemos que aumenta el volumen
del globo. Primer caso Al empujar el émbolo el aire atrapado en el interior de la
jeringa se comprime (disminuye el volumen) y, según la Ley de Boyle, aumenta
la presión. Al aumentar la presión externa sobre el globo disminuye su volumen
hasta que la presión interna iguale a la presión externa. Segundo caso Al tirar del
émbolo el aire atrapado en el interior de la jeringa se expande (aumenta el
volumen) y, según la Ley de Boyle, disminuye la presión. Al disminuir la
presión externa al globo aumenta su volumen hasta que la presión interna iguale
a la presión externa. (Montaño, 2005)
Vemos que existen muchas formas de demostrar la ley de Boyle y Mariotte y
una de ellas fue la práctica realizada en laboratorio
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VII. CONCLUSIONES:
Se determinó la ley de Boyle, en todas las situaciones el producto de
presión y volumen será constante: P x V = cte.
El volumen de la cámara de aire, siempre será proporcional a la longitud
h del tramo de tubo que ocupa el gas encerrado.
La presión manométrica (diferencia entre la presión existente P y la
presión atmosférica) será proporcional a la diferencia de alturas entre el
nivel de mercurio en la rama abierta y en la rama cerrada del tubo.
La presión cambiará en la misma proporción en que lo hagan H y h. Con
la ayuda de estas dos alturas verificamos la ley de Boyle.
Se pudo demostrar la Ley de Boyle, el cual estable una relación entre el
volumen y la presión (el volumen es inversamente proporcional a la
presión.
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VIII. RECOMENDACIONES:
Es de vital importancia que cada persona este con la instrumentación adecuada
ya que en el trabajo practico que realizamos se hizo uso del mercurio un
elemento altamente contaminante para la atmosfera y también muy toxico para
el ser humano.
Es necesario que la toma correcta de estos datos ya que es importante para la
obtención de resultados con errores mínimos.
Aplicar correctamente las fórmulas y datos para que la práctica tenga éxito.
Es importante el uso adecuado del instrumento ya que el mal uso que se da al
equipo influye en nuestros cálculos de la pendiente, y al momento de realizar la
gráfica: Presión vs Tiempo.
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IX. CUESTIONARIO:
1. En base a los datos obtenidos, calcular el promedio de los productos PV y
hacer en el papel milimetrado las siguientes gráficas.
a) P vs V
b) PV vs P
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2. ¿Qué significa desviación positiva y desviación negativa en el
comportamiento de los gases?
Para una diferenciación de desviación positiva la presión de gas aumenta cuando
aumente una cierta diferencia pero positiva. Ejemplo de niveles positiva: (+ 10
cm, + 20 cm, + 30 cm), la presión del gas aumenta conforme aumente esta
diferencia.
Y para una desviación negativa la presión disminuye cuando se decrezcan los
valores del volumen. Ejemplo (- 10cm, - 20 cm,- 30 cm), la presión delgas
disminuye conforme decrezca esta diferencia.
3. ¿Qué consecuencia tendría un dato erróneo de la presión atmosférica?
Si mediríamos mal la presión atmosférica estaríamos midiendo mal el volumen
ya que estos dos siempre van de la manos como se sabe el volumen e
inversamente proporcional a la presión si al aumentar el volumen, las partículas
átomos y moléculas del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y
por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto
significa que la presión será menor ya que esta representa la frecuencia de
choques del gas contra las paredes si la presión disminuye el volumen aumenta.
Cundo disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas
es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo,
aumenta la presión.
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X. BIBLIOGRAFIA:
Book, R. (2002). gases ideales. bogota: wollke.
L., B. (1997). presion arterial . mexico: mall.
Lagger, M. d. (2003). presion de gas. madrid: vernier.
Montaño, R. (13 de noviembre de 2005). Slideshare. Recuperado el 19 de octubre de 2015, de Slideshare: http://es.slideshare.net/th3virus/ley-de-boyle
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