Pontificia Universidad Javeriana

Laboratorio #2

LEY DE CHARLES Y GAY-LUSSAC

Presentación del laboratorio: 31-08-2001

Lugar donde se realizo practica: Laboratorio de Química de la Pontificia Universidad Javeriana seccional Cali 24-08-2001

1. Resumen

En este laboratorio demostraremos la ley de charles y Gay Lussac por medio de su experimentación. En el laboratorio medimos magnitudes como volúmenes y temperaturas por métodos experimentales para luego ser comparados con los valores que predice la teoría. Además determinamos experimentalmente el valor de cero absoluto por métodos gráficos y no gráficos. Teniendo en cuenta lo echo en laboratorio nuestra principal conclusión es: En gas a presión constante el volumen es directamente proporcional a la temperatura.

2. Introducción

Como sabemos la ley de Charles y Gay Lussac es una de los bases más importante de los gases sabiendo que “la dilatación de una sustancia gaseosa contenida en el recipiente, puede observarse, de forma controlada, sumergiendo el matraz en un baño de agua cuya temperatura puede variarse a voluntad.

También en la practica se analizo un proceso isoberico, es decir, una transformación donde la presión se mantiene constante y donde el volumen del gas tiene una relación directamente proporcional a la temperatura.

3. marco teorico

Ley de Boyle:

En una muestra de gas a temperatura constante, le presion y el volumen son inversamente proporcionales entre sí

Ley de Charles:

El volumen de una muestra de gas mantenida a presion constante es proporcional a su temperatura en la escala Kelvin

densidad:

De una sustancia uniforme corresponde a su masa dividida entre el volumen que ocupa

Ley de Charles y Gay Lussac:

“La dilatación de una sustancia gaseosa contenida en el recipiente, puede observarse, de forma controlada, sumergiendo el matraz en un baño de agua cuya temperatura puede variarse a voluntad. La lectura del volumen del gas sobre la escala graduada y de la temperatura del agua sobre un termómetro empleado al efecto, permite encontrar una relación entre ambas magnitudes físicas en condiciones de presión constante e igual a la presión atmosférica

Gas ideal:

Los gases ideales se basa en las siguientes hipótesis:

• En cualquier volumen pequeño hay una cantiad muy grande de moléculas

• Las moléculas mismas ocupan un volumen despreciable

• Las moléculas se encuentran en movimiento continuo y aleatorio

• Se pueden despreciar las fuerzas entre las moléculas, exepto durante un choque

• Todos los choques son elástico

Ley de los gases ideales:

Termodinámica:

Al igual que en la mecánica, un estado de equilibrio de un sistema aislado es aquel que no tiene tendencia a cambiar

Dos sistemas están en equilibrio térmico si no hay transferencia neta de energía térmica se ponen en contacto térmico

Termómetro:

Es un dispositivo con la propiedad medible que varia en determinada forma con la temperatura

4. Objetivos

• es comprobar experimentalmente la ley de Hooke y el movimiento armónico simple

• Describimos las características de las leyes de Charles y Gay Lussac realizadas en la practica.

• Determinar la tasa de enfriamiento de un cuerpo

• Afianzamos la descripción termodinámica de sistemas, escalas de temperatura y cero absoluto, presión hidrostática, equilibrio térmico y gases ideales

4. Materiales y equipos

• Termómetro de gas

• Tubo de ensayo largo

• Termómetro de alcohol o mercurio

• Mechero de alcohol

• Soporte metálico y pinza

• Cronómetro

• Regla

• Hojas Milimetradas

5. Procedimiento

• Al iniciar la practica tomamos los datos iniciales, tales como: temperatura ambiental, altura inicial y volumen inicial.

• Aumentamos la temperatura con un mechero hasta una temperatura hasta el punto de ebullición 100 Cº

• Luego medimos la altura cada ves que el termómetro disminuye hasta que este mismo llegué a 35

• Luego de tomados los datos, procedemos a calcular los volúmenes respectivos y realizamos un gráfico Volumen vs Temperatura.

• El resultado de esta gráfica es una línea recta debido a que el Volumen es directamente proporcional a la Temperatura.

• Después de realizar la gráfica, procedemos a hallar la pendiente m de la recta, y el intercepto para interpretarlos.

6. Datos y resultado

calculo de incertidumbres.

Las incertidumbres serán calculadas por métodos no estadísticos:

*Incertidumbre de temperatura: en este caso es mínimo ya que el observado contaba con buena visión y el error es mínimo, por eso la incertidumbre será la mínima división de escala del termómetro, la cual puede ser de 0.1.

*Incertidumbre de altura: el error tiene las mismas causas de error de la temperatura por eso será la mínima escala de división: ± 0.05cm

*Incertidumbre del volumen: Esta determinado por la incertidumbre de la altura, debido a que el valor del área de la sección transversal se adopta como convencionalmente verdadero.

*Incertidumbre de temperatura : ± 0.05 s

*Área de sección transversal del interior del termómetro de gas es aproximadamente 5,7×10-6

TABLA

Datos iniciales: H=23.7cm, ,

Determinación de la variación del Volumen con respecto a su altura (m):

De la gráfica V vs T podemos observar que el punto de corte (b) con el eje Y es 1.1 por lo tanto podríamos despejar m de la siguiente formula:

Teniendo esto podemos tomar un punto cualquiera en la recta y calcular la pendiente, en este caso tomaremos el punto ( 50 ) dándonos como resultado

*Determinación del cero absoluto:

si V=0

* El valor de cero absoluto obtenido experimentalmente fue de

* Temperatura convencionalmente verdadero es

* Error de Temperatura = temperatura convencionalmente verdadero - temperatura medida

* Error de T = -273.15 - (-272.2) = -0.95ºC

* Estimación de error en el calculo del Cero absoluto

* Determinación de Po en Cali

Cali esta a aproximadamente1000m sobre el nivel del mar

* Número de moles en el interior del termómetro:

Utilizando la ecuación de estado:

donde P es la presión atmosférica en Cali y V el Volumen del termómetro en condiciones iniciales

* Determinación de la ecuación de la recta Volumen Vs temperatura

7. Análisis de Resultado

• Los volúmenes fueron hallados por el Área transversal del tubo del ensayo multiplicándolo con la altura

• La pendiente de la recta V vs T según la ecuación de estado significa el cambio del Volumen cuando crece la temperatura

• Los datos de Temperatura fueron obtenidos en el laboratorio con el termómetro que tenia el sistema.

• Las incertidumbres fueron calculadas de una forma no estadística ya que por la claridad de los instrumentos se pudo discernir y calcular un margen apropiado de incertidumbre.

• Observamos que cuando extrapolamos la recta de la gráfica V vs T el punto de corte con el eje X es el cero absoluto después de ese punto un gas toma una forma diferente.

8. GRAFICA

TEMPERATURA Vs VOLUMEN

9. Conclusiones

• El comportamiento de un gas con respecto a la temperatura es lineal

• Teóricamente la arena debe tener el volumen del agua que desplazo en la Establecimos que la ley de Charles comprueba que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, asumiendo que la presión se mantiene constante.

• Si un sistema se mantiene a presión constante, el aumento de temperatura conlleva a un aumento de volumen.

• La temperatura mas baja a la que puede llegar un gas es -273.15 vasija que utilizamos en la practica

10. Bibliografía

• Física Fundamental 1. Michael Valero. Editorial Norma, Colombia. 1996.

• Física Vol. I. La naturaleza de las cosas. Susan M. Lea, John Robert Burke. Editorial international Thomson. México 1999

• Física tomo I. Cuarta edición. Raymond A. Serway. Editorial McGraw-HILL. México 1997

• Física. Elementos de Física. Sexta edición. Edelvives. Editorial Luis Vives S.A. Barcelona (España); 1933

• Física I, grado 10º. Eduardo Zalamea, Roberto Paris E, Jairo Arbey Rodríguez. Educar Editores, Bogota 1985

• Manual de Laboratorio de Física II

Montaje