Leyes de los gases

Estado gaseoso. Ley de Boyle. Charles. Presión. Volumen. Gay Lussac. Biografías

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Índice

Portada

Índice 1

Introducción 2

Materiales y Métodos 3

Desarrollo 4

Análisis de los resultados y conclusiones 6

Aporte Personal 9

Bibliografía 10

Corporación Educacional

Colegio Coya

Informe de Laboratorio:

“Leyes de los gases”

Introducción

Este experimento tiene por objetivo buscar la relación de volumen en cualquier gas con la presión y, expresarlo en ecuación.

A través de dos experimentos diferentes, podremos demostrar dos leyes de los gases ya establecidas y comprobar los postulados de proporción de cada una de estas.

Para explicar los dos experimentos realizados debemos hacer una secuencia de pasos detallada de lo observado y luego analizarlo, de tal manera de poder llegar a una proporcionalidad y a una ecuación que nos permita formular o, por lo menos, deducir las relaciones entre el volumen y la presión.

En el primer experimento emplearemos la ley de Boyle-Mariotte, ya que las variables son la presión y el volumen. La ecuación es la siguiente:

P1 x V1 = P2 X V2

Esta ley, establece que “A temperatura constante, una masa de gas ocupa un volumen que es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre él”.

La ley de los gases ideales o Ecuación del estado es la que aplicaremos para el segundo experimento, ya que las variables, al igual que el experimento anterior, son la presión y el volumen, pero a estas se suma la cantidad de partículas.

Esta ecuación se deriva de la Ley combinada de los gases (que a su vez integra las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac). En donde la Ley combinada se traduce a una constante, que a su vez es proporcional a la cantidad de gas considerada, es decir:

P x V = n x R x T

Aún así, esta breve introducción es algo que nos han ensenado en la teoría. A través del desarrollo experimental, lograremos llegar más allá de lo que nos pueda decir una ecuación escrita en el papel.

Ya lo decía Baden Powell:

Un año de teoría no se comparan a 3 meses de práctica”

Materiales y Métodos

Primer experimento:

Materiales:

  • Una botella llena de agua

  • Dentro de la botella, un gotario

  • Dentro del gotario, un clavo

  • Procedimientos:

  • Armar la estructura indicada en el dibujo

  • Presionar la botella

  • Observar el cambio de posición del gotario

  • Observar el tamaño de la burbuja dentro del gotario

  • Segundo experimento:

    Materiales:

  • Una pecera

  • Un globo grande de color claro

  • Un globo pequeño de color oscuro

  • Un bombín

  • Procedimientos:

  • Inflar el globo grande dentro de la pecera de tal manera que esta delimite su volumen

  • Introducir el globo pequeño inflándolo dentro delglobo grande

  • Volver a inflar el globo grande

  • Observar el cambio de tamaño del globo pequeño

  • Desarrollo

    Primer experimento:

    El esquema de la figura muestra lo siguiente:

  • Una botella tapada con agua

  • En su interior un gotario

  • Dentro del gotario, un clavo

  • Además, en el gotario observamos una burbuja que es uno de las miras de nuestro experimento.

  • Al apretar la botella se puede observar lo siguiente:

  • El gotario baja

  • La burbuja dentro del gotario se hace más pequeña.

  • Al dejar de apretar la botella sucede lo siguiente:

  • Se vuelve a la posición normal

  • La burbuja recupera su tamaño

  • El gotario sube

  • Segundo experimento:

    El esquema de la figura muestra lo siguiente:

  • Un globo dentro de otro.

  • El volumen de este otro globo es delimitado por la pecera.

  • El cambio se puede producir de dos formas:

    1.

  • Al seguir inflando el globo exterior se puede

  • ver que el globo en el interior se hace más

    pequeño.

    2.

  • Se puede cerrar el globo y apretarlo en su superficie.

  • Análisis de los resultados y conclusiones

    Primer experimento:

    • El cambio se produjo al apretar la botella

    • Al mismo tiempo de que el gotario bajaba, la burbuja se hacía más pequeña

  • Al apretar la botella nosotros ejercemos presión sobre ésta.

  • Si ejercemos presión, suponemos de que la capacidad de la botella es menor, porque está siendo apretada

  • Aún así, la cantidad de agua en el interior de la botella sigue siendo la misma

  • Lo anterior nos permite decir que la posibilidad que tenía el agua era de introducirse en el volumen ocupado por la burbuja dentro del gotario

  • Por este motivo la burbuja se hace pequeña

  • Y, además, al introducirse el agua en el gotario, aumenta el peso de este, sumado al peso del clavo.

  • Es por esto que el gotario baja

  • Luego, al dejar de apretar la botella, vuelve a la posición normal por el proceso inverso al anteriormente explicado.

  • Podemos, a través de los pasos anteriores, deducir la siguiente proporcionalidad:

  • La presión ejercida determina que el volumen ocupado por la burbuja sea menor.

  • Al dejar de ejercer esta presión, el volumen es mayor, o sea, vuelve la burbuja a su estado natural.

  • No debemos olvidar, que este experimento fue realizado a una temperatura constante, lo que nos permite dejar de lado este factor.

  • Las variables a utilizar son:

    • Presión : Varía

    • Volumen: Varía

    • Temperatura: Constante

    Considerando la deducción anterior, podemos llegar a la siguiente proporcionalidad:

    P1 = P2

    V2 V1

    “A temperatura constante, una masa de gas ocupa un volumen que es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre él”

    Así es cómo llegamos a la Ley de Boyle:

    P1 X V1 = P2 X V2

    Nuestro experimento cumple con la curva experimental resultante la que corresponde a una hipérbole equilátera.

    Segundo experimento:

    El cambio se produce de dos formas, dependiendo de cómo efectuamos el trabajo sobre el globo.

    • Seguir inflando el globo con el bombín

    • Cerrando el globo y apretándolo en su parte superior

    La diferencia entre estas dos formas está dada según la definición de cada una:

    a) Al seguir inflando el globo con el bombín:

  • Ingresa más aire a un volumen que no varia

  • Aumenta el número de partículas

  • Aumenta la presión

  • b) Al cerrar el globo y apretarlo en la parte superior:

  • Aumenta la presión

  • No aumenta el número de partículas

  • Aún así, el experimento se basa en la primera forma, por lo que será esta la que guiará las deducciones.

    Primero, definiremos las variables:

    • Presión: Varía

    • Volumen1 (Globo exterior): Es constante gracias a la pecera

    • Volumen2 (Globo interior): Varía de acuerdo a la presión.

    • n : Varía

    • Temperatura: Es constante.

    Los pasos anteriores nos hacen inferir la siguiente proporcionalidad:

  • Cada vez que incorporábamos aire al globo exterior, el volumen del globo interior disminuía.

  • “A mayor número de partículas, mayor presión y menor volumen”

    Todas las variables anteriores coinciden con las utilizadas en la Ley de los gases ideales o Ecuación del Estado.

    P x V = n x R x T

    La diferencia es que esta ecuación utiliza a R, que es la constante universal de los gases.

    Así, hemos cumplido con los objetivos propuestos:

    • Establecer una relación de volumen de cualquier gas con la presión y, expresarlo en la ecuación

    • Lograr profundizar, a través del laboratorio, en una materia que va mucho más allá de la teoría, ya que es ideal verla en el plano experimental.

    Aporte Personal

    Miembro fundador de la Royal Society, Boyle, químico y físico irlandés, nace en el seno de una familia noble y numerosa.

    Leyes de los gases

    Entre sus aportes se pueden citar el perfeccionamiento e la máquina neumática, que efectúa con el fin de aumentar la precisión en el trabajo de laboratorio.

    Siguiendo los experimentos sobre la creación del vacío, logra inducir ese fenómeno. A partir de ello, compraba lo sostenido por Galileo en el sentido de que todos los objetos , en ausencia de la resistencia del aire, caen a una misma velocidad. Igualmente, comprueba que en el vacío es imposible la transmisión de sonido.

    Por otro lado, llega a la conclusión de que el fuego tiene peso, al registrar aumentos en objetos en combustión. Realiza varias investigaciones sobre la transformación que experimenta el agua en productos vegetales.

    Demuestra, además, la posibilidad de almacenar gases. De manera independiente a Mariotte, propone la ley conocida como Boyle- Mariotte, que dice que, a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión. En el proceso para enunciar esta ley, Boyle observa que es posible comprimir el aire. Esto le lleva a pensar que los gases están compuestos por partículas primarias que al unirse forman corpúsculos. De esta manera, surge el primer intento por definir los elementos químicos o cuerpos simples. En este sentido, propone una rudimentaria teoría atómica, a partir de estudios sobre su olor y sabor.

    Robert Boyle es considerado el fundador de la química moderna. Es relevante la importancia que le asigna al trabajo experimental, impulsado por Galileo. Tal importancia se resume en el lema “Nada sólo por la autoridad”, adoptado por la Royal Society en el momento de su fundación.

    Bibliografía

  • Diccionario Nauta de Biografías, Ediciones Nauta S.A., Colombia, Junio 1996

  • Larousse Enciclopedia Metódica, Julia Alvarez Taibo, Ediciones Larousse, Mexico, Marzo de 1992.

  • Diccionario Enciclopédico Universal, Ediciones Océano S.A., (Barcelona) España, 1993

  • Guías Plan Diferenciado biológico “Leyes de los Gases” y “El estado Gasesoso”.

  • P = presión, V = Volumen, n = número de partículas, R = constante universal de los gases, T = temperatura.

    El que acelera el proceso debido a que ocupa espacio que no podrá ser utilizado por el agua.

    La temperatura normal es considerada como 25 º C

    La presión es una fuerza ejercida sobre un área determinada, en este caso, el volumen sería el área, el cuál no varía debido a que la pecera lo delimita.

    Constante universal de los gases: 0,0821 atm x L / mol x K

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