ley de boyle

INDICE

RESUMEN

INTRODUCCION

FUNDAMENTOS

METODO O PROCEDIMIENTO

RESULTADO

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

REFERENCIAS

RESUMEN

En la prctica de laboratorio se pudo estudiar las leyes que determinan el comportamiento de los gases ideales mediante la ley de Boyle comprobada a travs del manmetro.La densidad y peso aparente del aire tambin se analiz basndose en la determinacin de volmenes, densidades y variacin de temperatura, de manera que el experimento antes nombrado permitiera comprobar de forma experimental la ley de Boyle.

INTRODUCCIN

El estado gaseoso de la materia se caracteriza porque los tomos o molculas se encuentran muy separados entre s y sus interacciones son mucho ms dbiles que en el estado slido y lquido.Las molculas de los gases se mueven libremente chocando contra las paredes del recipiente que los contiene, lo que origina la presin del gas. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor ser la velocidad de las molculas y por tanto mayor debe ser el volumen para que la presin no vare.Ley de Boyle: Robert Boyle demostr en 1661 que la presin y volumen para una cantidad fija de temperatura constante, la presin de una muestra de gas es inversamente proporcional a su volumen.

FUNDAMENTO TEORICOEsta Ley fue descubierta por el cientfico inglsRobert Boyleen 1662. Edme Mariotte tambin lleg a la misma conclusin que Boyle, pero no public sus trabajos hasta 1676. Esta es la razn por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle - Mariotte.La ley de Boyle establece que a temperatura constante, la presin de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa.Consideremos el siguiente proceso que se lleva a cabo atemperatura constante (isotrmico): Un cilindro contiene un gas que ocupa un volumenV1, se encuentra a una presinP1(representada por la pesa sobre el mbolo) y una temperaturaT1. Al agregar dos pesas, la presin sobre el gas aumentar aP2y ste se comprimir hasta un volumenV2, a unaT2. Como el proceso es isotrmico,T1= T2 Este proceso se puede representar en undiagrama P - V, mediante una curva que se denominaisoterma. Si ahora retiramos dos pesas, el gas se expandir hasta el estado inicial, completandoun ciclo.En un gas las molculas se encuentran tas distantes entre si que las fuerzas de cohesin existente entre ellas es pequea. Permitiendo que sus molculas se expandan y ocupen todo el volumen del recipiente que lo contiene. En un gas ideal se considera que sus molculas no interactan entre s, siendo importante el estudio de estos tipos de gases, ya que un gas real a bajas presiones se comporta como gas ideal.

Figura 1.Figura 1: Gas ideal confinado a un cilindro cuyo volumen puede variar mediante un pistn mvil. (Fuente: Fsica para ciencias e ingenieras. Volumen 1. Serway, Jewett).En la figura 1. Se muestra un gas ideal dentro de un contenedor cilndrico que evita fugas permitiendo que el nmero de moles n (o la masa m) sea constante y cuyo volumen puede variar mediante un pistn mvil. Para tal sistema, experimentalmente se encontr que la presin P, el volumen V, y la temperatura T estn relacionados mediante:

Llamada ecuacin de estado del gas ideal o ley de gas ideal. Siendo R la constante universal de los gases (8.314 j/mol.k)La ley de Boyle enuncia que: si el nmero de moles n y la temperatura T del gas se mantiene constante, el volumen de dicho gas es inversamente proporcional a su presin absoluta, es decir:

Siendo esta ecuacin un caso particular de la ecuacin (1).En la figura 1 esto se hace posible al comprimir o expandir el gas desplazando el pistn mvil hacia abajo o hacia arriba lentamente para no alterar el equilibrio trmico interno (proceso casi esttico), permaneciendo as constante el producto de la presin P y el volumen V.

La figura 2 es una representacin grfica de la ecuacin de estado del gas ideal, mostrndose las grficas de P en funcin de V a varias temperaturas constantes T, donde cada curva que representa el comportamiento del gas a cierta temperatura se denomina isoterma, las cuales son hiprbolas.

Figura 2

Figura 2. Isotermas. Para cada curva, el producto PV es constante y directamente proporcional a T.(Fuente: Fsica universitaria. Volumen I. Sears Zemansky, Young Freedman). El trabajo realizado por el gas durante un cambio de volumen es el rea bajo la curva en un diagrama PV, sea o no isoterma. As, para un cambio finito de volumen de V1 a V2, se tiene que:

Siendo el trabajo realizado por el gas sobre el sistema positivo si el gas se expande y negativo si se comprime, como se muestra en la figura 3.

Figura 3

Figura 3. Trabajo del gas sobre el entorno (a) positivo al expandirse el gas, (b) negativo al comprimirse el gas, (c) positivo al expandirse el gas aun sin ser isoterma. (Fuente: Fsica Universitaria. Volumen I. Sears Zemansky, Young Freedman).En la presente practica de laboratorio encontramos experimentalmente la relacin existente entre la presin y el volumen, manteniendo la temperatura constante, tambin, haciendo uso del Software Logger Pro, se obtendr la curva asociada y se calculara el trabajo realizado por el gas al obtener el rea bajo la curva PV.

PARTE EXPERIMENTALa) Materiales y equipos:

Un (01) equipo de demostracin de la ley de gases-Arbor Scientific.

b) ProcedimientoCASO 1: compresin del gas (disminucin de volumen y aumento de presin)

1. Abrir la vlvula de dosificacin para ventilar el cilindro del equipo de demostracin de la ley de Boyle (ver figura 4).2. Gire el pistn hasta obtener un volumen de 65ml de la escala graduada del cilindro y cierre la vlvula de dosificacin 3. Tome lectura de la temperatura del ambiente y regstrelo en la tabla 1,2 y 2,2 en kelvin.4. Lea la presin que indica la aguja del manmetro (Pman), considerando unidades del SI (recordando: 1hPa=100N/m2). A la presin manomtrica deber sumarle la presin absoluta P (P=Pman+Patm). Luego registre el valor P en la tabla 1.1.5. Desplace el pistn cada 5 ml segn se indica en la tabla 1.1. hasta un volumen de 20 ml, registrando la lectura de la presin en la tabla mencionada para cada caso segn el procedimiento (4).

CASO 2: Expansin del gas (aumento de volumen y disminucin de presin)6. Abra la vlvula de dosificacin.7. Ubique el pistn en el volumen 20ml de la escala graduada y cierre la vlvula de dosificacin.8. Lea la presin que indica el manmetro teniendo en cuenta el procedimiento (4) y regstrelo en la tabla 2.1.9. Desplace el pistn cada 5ml segn se indica en la tabla 2.1. hasta llegar al volumen de 65ml, registrando la lectura de la presin en la tabla en mencin para cada caso.

RESULTADOSCASO 1: compresin del gas (disminucin de volumen y aumento de presin)

T(K)m=PVn=PV/TRW(J)

291.46.380.18-7.541

CASO 2: Expansin del gas (aumento de volumen y disminucin de presin)

T(K)m=PVn=PV/TRW(J)

291.41.920.052.296

CONCLUSIONES Se pudo demostrar la ley de Boyle, el cual establece una relacin entre el volumen y la presin (el volumen es inversamente proporcional a la presin).

Calculamos la constante de proporcionalidad que est presente en la ley de boyle.

Comprobamos experimentalmente la relacin existente entre la presin y el volumen.

RECOMENDACIONES Para una mejor obtencin de datos tener encuesta el porcentaje de error de los datos obtenidos.

Tener cuidado con los materiales a usar.

No jugar en las clases.

Para el porcentaje de error tomar la medida ms cercana al a que se

encuentre la medida volumtrica.

Tener en cuenta el valor del heptopascal que es 102Pa

Cambiar las medidas del volumen de mm a

REFERENCIAS Sears, Zemansky,Young y freedman.Fisica universitaria

Teora dada en clase.

Alonso, M. y Finn, E. Fsica Pearson

Serway, Fsica universitaria