JUSTIFICACIÓN

El Ingeniero Químico debe saber lo que ocurre cuando un sistema en fase gaseosa es sometido a cierta Temperatura y Presión, es por eso que la practica que se muestra a continuación describe la Ley de Gay-Lussac.

OBJETIVO

• Comprobar las variaciones de presión, volumen y temperatura de un sistema gaseoso a masa constante, a través del registro de datos experimentales.

MARCO TEÓRICO

Charles en 1787 observó que el hidrógeno, aire, dióxido de carbono y oxígeno se expandían en igual proporción al calentarlos desde 0 °C a 80 °C, manteniendo la presión constante. Sin embargo, fue Gay-Lussac el primero que, en 1802, encontró que todos los gases aumentaban igual volumen por cada grado de elevación de temperatura y que el incremento era aproximadamente 1/273.3.15 el volumen del gas a 0 °C.

Si se designa por Vo al volumen del gas a 0 °C y por V su volumen a T °C, entonces de acuerdo a lo anterior: 





 

Ahora se puede definir una nueva escala de temperatura tal que para una t dada corresponda otra establecida por la relación T = 273.15 + T y 0 °C por To = 273.15, con lo cual la ecuación anterior toma una forma simple:

 

| En general:
|
|

La ecuación anterior dice que el volumen de una cantidad definida de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura, es decir: V = K2T

 

Donde K2 es un factor de proporcionalidad determinado por la presión del gas y las unidades de V.

 Como para una cantidad dada de gas, K2 tendra diferentes valores a distintas presiones, se obtiene una serie de líneas rectas para cada presión constante y cada una de ellas es una isobara, verificandose que su pendiente es mayor cuando menor es la presión.

Relación volumen-temperatura

De acuerdo a la figura 3.1, conforme se va elevando la temperatura del un gas, este tiende a dilatarse, pero si se mantiene el volumen constante, lo que aumenta es la presión, De aquí se deduce que la presión y volumen de un gas son directamente proporcionales a la temperatura aplicada sobre él.

Muestra el comportamiento del volumen cuando hay un aumento de temperatura

HIPÓTESIS

En el calentamiento del aire la presión aumentara la cual empujara al mercurio dando a entender que tiene mayor presión que la atm aumentando su volumen.

METODOLOGÍA

|MATERIAL |SUSTANCIAS |
|Tripie |Mercurio |
|Tela de asbesto
|Mechero
|Soporte Universal
|Pinza de tres dedos
|Matraz balón de 1 lt
|Termómetro
|Tubo de vidrio de 3 mm de diametro
|Pinzas Mohr o de Hoffman
|Cinta masking-tape
|Baño María
|Agitador de vidrio
|Pipeta Pasteur o jeringa hipodérmica
|Tapón de hule con tres oradaciones
|Sellador
|Papel milimétrico

PROCEDIMIENTO

1. Primero preparamos el tubo con sus medidas correspondientes.

2. Verificamos que no tuviera fuga porque no serviría

3. Ponemos el papel milimétrico atras del tubo.

4. Con la jeringa agarramos el mercurio (precaución el mercurio es toxico así que usamos cubre boca

5. Llenamos lentamente el tubo hasta que diera vuelta a la curva

6. Calentamos lentamente y medimos cuanto empujo el aire al mercurio

7. Cada grado que subía tomabamos nota de cuanto empujaba al mercurio

8. Medimos la diferencia de alturas que tuvieron.

[pic]

REPORTE DE OBSERVACIONES

¿Qué hice?

Instalamos el equipo una vez que ya teníamos el tubo que utilizaríamos, después fui midiendo la presión a las distintas temperaturas.

¿Cómo lo hice?

Pues la verdad es que nos equivocamos al principio porque las mediciones nos comenzaron a salir un poco raras, por lo que volvimos a hacer de nuevo las mediciones y ya obtuvimos mejores resultados.

¿Con que lo hice?

El material utilizado fue un tubo de vidrio doblado el cual le agregamos mercurio, también utilizamos una cuba, un matraz balón un tapón oradado una manguera, un mechero y un termómetro que fue lo que fundamentalmente necesitabamos ademas de una hoja milimétrica que registrara los cambios.

RESULTADOS

|TEMPERATURA °C |TEMPERATURA °K |PRESIÓN MANOMETRICA |PRESIÓNATMOSFÉRICA |PRESIÓN ABSOLUTA |
mmHg) |(mmHg)
|38 |311 |0 |760 |760 |
|43 |316 |23 |760 |783 |
|48 |321 |24 |760 |784 |
|53 |326 |18 |760 |778 |
|58 |331 |26 |760 |786 |
|63 |336 |30 |760 |790 |

CONCLUSIONES

Al aumentar la temperatura cada 5°C vimos como aumentaba la presión proporcionalmente, solo en la temperatura de 53°C fue donde se vio una pequeña discontinuidad en la presión.

APLICACIONES

• En la fabricación de neumaticos para automóviles

• En procesos isobaricos

• En sistemas termodinamicos

• En sistemas de compresión para el llenado de gas en los tanques de las industrias.

BIBLIOGRAFÍA

• Benson, Sydney W. (2000). “Calculos químicos”. México. Limusa.

• Castellan, W. Gilbert (1987), “Fisicoquímica”. 2ª Edición. México, Addison-Wesley Iberoamericana.
• Levine, Ira N. (2004), “Fisicoquímica”, Volumen 1, Quinta Edición. México, Mc Graw-Hill