Informe 2 Propiedades De Los Gases

PROPIEDADES DE LOS GASES I.

OBJETIVOS Estudiar el comportamiento de un gas y comprobar en forma práctica el cumplimiento de la ley desarrollada por Boyle. Analizar en base a gráficos obtenidos a partir de los datos experimentales de presión y volumen, que tanto se ajusta el aire al comportamiento ideal a las condiciones de trabajo en laboratorio.

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO II.1

GAS

2.1A Definición de Gas.- Es uno de los estados de agregación de la materia, que se caracteriza por tener forma y volumen variable, sus partículas están dotadas de alta energía cinética, las fuerzas de repulsión prevalecen sobre las fuerzas de cohesión y por esta razón manifiestan un comportamiento caótico. 2.1B Gas Ideal.- Es el modelo de gas que cumple los postulados de la Teoría Cinética Molecular (T.C.M), llamado también gas perfecto.

II.2

LA PRESIÓN DE LOS GASES

La presión se debe al choque de las moléculas contra la pared del recipiente, aunque la fuerza ejercida por una molécula es pequeña, el número de colisiones en una determinada área por segundo es grande. Como las moléculas se mueven en todas la direcciones, ejercen la misma presión en todas las partes del recipiente. II.3

EL VOLUMEN DE LOS GASES

Su rápido movimiento de las moléculas del gas y hacerlo en todas direcciones crea la impresión de ocupar todo el espacio que los encierra. Las moléculas están bien distanciadas, por lo tanto son susceptibles a compresión y expansión. Fluyen con facilidad. II.4

LA TEMPERATURA DE LOS GASES

Se debe al promedio de la energía cinética de las moléculas. La temperatura es la propiedad de la materia que expresa el grado de agitación molecular, a mayor temperatura significa que en el cuerpo las moléculas se mueven con más velocidad. Es una

propiedad intensiva ya que no depende de la masa, por ello dos cuerpos de diferente masa pueden estar en la misma temperatura. II.5

VOLUMEN MOLAR

Se define como el volumen, expresado en litros que presenta 1 mol de sustancia gaseosa; que a condiciones normales (presión 1 atmósfera, temperatura 0 °C o 273 K) ocupa 22,4 L, esto es:

1 mol

II.6

ocupa → 22,4 L aC .N .

LEY DE BOYLE

Robert Boyle descubrió en 1662 la relación matemática entre la presión y el volumen de una cantidad 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 constante. La expresión matemática de esta ley es:

PxV =K ( proceso isot é rmico) La magnitud de la constante K es función de la cantidad química de gas y de la temperatura. Para dos estados diferentes 1 y 2, la ley implica:

P1 V 1=P 2 V 2 Es decir, si se explora el comportamiento 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 a un tercio. 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, estas curvas se denominan isotermas.

III.

MATERIALES III.1 Se realizaran dos procedimientos diferentes  

Con apoyo de pesas Utilizando un transductor

III.2 Con apoyo de pesas  

Una jeringa hipodérmica grande Cinco pesas

III.3 Utilizando un transductor  

IV.

Dispositivo para medir la presión Aguja hipodérmica

PROCEDIMIENTO 4.2

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PARA EL SEGUNDO MÉTODO

Se conectan los dispositivos para medir de manera automatizada presión y volumen dentro de la jeringa. El sensor de presión es un transductor que transforma cambios de presión en voltajes, este sensor está acoplado a una jeringa graduada en la que se pueden registrar los diferentes volúmenes. Al aplicar presión en el émbolo de la jeringa cambia el volumen dentro de la jeringa y anotamos los datos obtenidos.

V.

CUESTIONARIO 1. Graficar en sistema de coordenadas V (abcisa) y la P (ordenada)

VARIACIÓN DEL VOLUMEN CON RESPECTO A LA PRESIÓN 140 120 100 80 PRESIÓN

60 40 20 0 4

6

8

10

12

VOLUMEN

2. Graficar P-Z

14

16

18

20

P vs Z 30 25 20 15 P 10 5 0 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 Z

3. Describir secuencialmente 2do método (transductor) Para medir la presión dentro de la jeringa, se conectaron los dispositivos para medir de manera automatizada presión y volumen dentro. El sensor de presión es un traductor que transforma cambios de presión en voltajes, este sensor esta acoplado a una jeringa graduada en la que se pueden registrar los diferentes volúmenes. Cuando aplicamos diferentes fuerzas sobre el embolo de la jeringa (presiones) se cambia el volumen del aire dentro de la jeringa, los datos obtenidos lo anotamos en una tabla. Hay que tener en cuenta que el valor que da el transductor son en kilo pascales (KPa). 4. Explique ¿Qué es un transductor?

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa). Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina interna, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc., para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen cierta cantidad de energía por lo que la señal medida resulta atenuada.

5. Calcular la constante universal de los gases La constante universal de los gases ideales es una constante física que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia. En su forma más particular la constante se emplea en la relación de la cantidad de materia en un gas ideal, medida en número de moles (n), con la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T), a través de la ecuación de estado de los gases ideales.

PV =nRT El modelo del gas ideal asume que el volumen de la molécula es cero y las partículas no interactúan entre sí. La mayor parte de los gases reales se acercan a esta constante dentro de dos cifras significativas, en condiciones de presión y temperatura suficientemente alejadas del punto de licuefacción o sublimación. Las ecuaciones de estado de gases reales son, en muchos casos, correcciones de la anterior.

6. Define presión y fuerza. Averigua la presión atmosférica en el área de trabajo. PRESIÓN La presión (símbolo P) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de

superficie, y sirve para caracterizar cómo determinada fuerza resultante sobre una línea.

se

aplica

una

En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal(Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. FUERZA En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N, nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica.

7. ¿Qué relación existe entre la presión y volumen de una masa gaseosa? Para entender adecuadamente la relación entre presión y volumen es necesario identificar las características asignadas al modelo de gas ideal e indicar en qué condiciones de presión y temperatura es aplicable. En el modelo de gas idea, a temperatura constante el volumen de una masa definida de gas es inversamente proporcional a la presión (PV= cte.) y de Gay Lussac. La relación entre Presión y Volumen Gaseoso Un gas de masa fija, cuya temperatura es constante, tiene volumen inversamente proporcional a la presión del gas.

Pv=K

K=constante

8. ¿Qué es la presión absoluta y manométrica? Presión absoluta Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absolutos. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Ester termino se creó debido a que la presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un término absoluto unifica criterios. Presión manométrica Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presión de vacío. Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica.

ANEXOS Presión de las pesas: p´ p´ p´ p´ p´

= = = = =

0.739 1.447 2.184 2.955 3.727

kg kg kg kg kg

/ / / / /

6.1972 6.1972 6.1972 6.1972 6.1972

cm2 cm2 cm2 cm2 cm2

= = = = =

0.1192 0.2335 0.3524 0.4768 0.6014

kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

Nº de pesas

Área

1º

6.1972 cm2

Fuerza (peso) 0.739 kg

2º

6.1972 cm2

1.447 kg

P1= Po+p’

V

1.1522 kg/cm2 1.2665

55.5 cm3 50 cm3

3º

6.1972 cm

2

2.184 kg

4º

6.1972 cm2

2.955 kg

5º

6.1972 cm2

3.727 kg

kg/cm2 1.3854 kg/cm2 1.5098 kg/cm2 1.6344 kg/cm2

46 cm3 42 cm3 38 cm3

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERIA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Metalúrgica

TEMA

: Propiedades de los gases

ESTUDIANTE

: Juan José Alfaro Gonzales

CURSO

: Laboratorio de Físico-Química

TACNA –PERU 2014