PRÁCTICA N° 1: LEY DE BOYLE

HERNANDO JOSÉ GUERRERO DURANGO

INFORME DE LABORATORIO

PROF. BASILIO DÍAZ PONGUTÁ

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

PROGRAMA DE QUÍMICA

MONTERÍA, CÓRDOBA

2016

Tabla de Contenido INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................5

OBJETIVOS ............................................................................................................................................6

TEORÍA RELACIONADA .........................................................................................................................7

MATERIALES Y REACTIVOS ...................................................................................................................8

PROCEDIMIENTO..................................................................................................................................9

DATOS ............................................................................................................................................... 10

RESULTADOS ..................................................................................................................................... 11

GRÁFICOS .......................................................................................................................................... 12

CUESTIONARIO .................................................................................................................................. 13

CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 14

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 15

Tabla de Tablas Tabla 1. DATOS DE PESO VS. VOLUMEN ........................................................................................... 10

Tabla 2 PRESIÓN DEL AIRE EN LA JERINGA ....................................................................................... 11

Tabla de Ilustraciones Ilustración 1. PRESIÓN VS. VOLUMEN .............................................................................................. 12

Ilustración 2. PRESIÓN VS. 1/V .......................................................................................................... 12

INTRODUCCIÓN A través de esta práctica se busca establecer la relación que existe entre la

presión y el volumen de una masa fija de un gas a temperatura constante.

OBJETIVOS GENERAL

Estudiar la Ley de Boyle a presiones moderadas por encima y por debajo de la

presión atmosférica, utilizando métodos analíticos y gráficos.

ESPECÍFICOS

Confirmar de manera experimental la ley de Boyle.

Obtener un gráfico de presión contra volumen para el aire, a temperatura

constante, y analizar si este gas se comporta idealmente a las condiciones del

laboratorio.

Estimar el valor de la constante k, en la ley de Boyle, para el aire a la

temperatura del laboratorio.

TEORÍA RELACIONADA

Al comprimir un gas, a temperatura y número de moles constantes, su volumen disminuye. Cuando la presión se duplica el volumen se reduce a la mitad, si la presión se triplica el volumen se reduce a la tercera parte, igualmente si la presión se reduce a la mitad, el volumen se duplica y así sucesivamente.

El comportamiento experimental de los gases, descrito anteriormente, se puede expresar así: “El volumen de un gas, a temperatura y número de moles constante, es inversamente proporcional a la presión”. Esta expresión se conoce como la Ley de Boyle. Y matemáticamente se puede expresar como:

Además, también matemáticamente se puede decir que cuando dos cantidades son inversamente proporcionales, su producto es una constante, o sea, que la expresión anterior se puede convertir a:

MATERIALES Y REACTIVOS

1 jeringa desechable de 10 cm3 1 soporte universal 2 pinzas para bureta 1 tapón de caucho 1 termómetro de -5 – 100°c 1 balanza de brazo triple 6 libros

PROCEDIMIENTO

I. Realice el montaje que se muestra en la figura, empleando una jeringa seca sin colocar todavía ni el émbolo ni los libros. El émbolo se lubricará con un poco de aceite para que los errores debido al rozamiento sean siempre en el mismo sentido. Asegúrese que el extremo de la jeringa penetre completamente en el agujero del tapón de caucho, de tal forma que no se escape aire cuando se haga presión con el embolo.

II. Coloque el émbolo en la escala de lectura máxima. III. Centre con cuidado un libro (previamente pesado) en la parte superior del

émbolo. Lea con la mayor precisión posible y anote el volumen de aire atrapado en la jeringa. Registre la presión en número de libros y el volumen del gas en mililitros.

IV. Coloque otro libro igual sobre el primero y determine cuidadosamente el volumen de gas confinado en la jeringa.

V. Continúe en esta forma hasta obtener una presión de 5 ò 6 libros, en todos leer el volumen de gas confinado en la jeringa.

VI. Comenzando con un libro, repita el proceso completo para comprobar los resultados y al final sacar un promedio de ellos.

DATOS

Presión atmosférica: 640 torr Temperatura: 25ºC Diámetro de la jeringa: 1.00 cm Peso del émbolo: Se asume despreciable

Se colocaron una serie de pesos sobre el émbolo de la jeringa y se hizo una lectura del volumen en cada caso. Estos datos se muestran en la tabla No. 1.

Tabla 1. DATOS DE PESO VS. VOLUMEN

RESULTADOS

Teniendo en cuenta que la presión se define como la fuerza por unidad de área (P = F/A), se convierten los datos obtenidos de peso a presiones. Los resultados se muestran en la tabla No. 2 (se incluye un modelo de cálculo)

Área seccional de la jeringa:

Tabla 2 PRESIÓN DEL AIRE EN LA JERINGA

Modelo de cálculo:

Peso adicionado: 200 g

Presión adicional: 0.200 kg / 0.785 cm2 = 0.255 kg/cm2 = 0.247 atm

Presión total: 0.842 + 0.247 = 1.089 atm

GRÁFICOS

La presión del aire (atm) se grafica contra el volumen (L) obteniéndose la curva que se muestra en el gráfico No.1. En el gráfico No. 2 aparece la línea recta que resulta de graficar la presión contra el inverso del volumen.

Utilizando el método de los mínimos cuadrados, se encuentra que la constante k en la ley de Boyle tiene un valor de k. Por lo tanto, para el caso del aire del laboratorio a 25ºC, se tiene que PV = k.

Ilustración 1. PRESIÓN VS. VOLUMEN

Ilustración 2. PRESIÓN VS. 1/V

CUESTIONARIO

¿Cómo afecta la presión a la densidad de los gases?

R/ta: Si se comprime, una misma masa de gas ocupará menos volumen, o el

mismo volumen alojará mayor cantidad de gas. Este hecho se conoce en Física

como ley de Boyle: "A temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas

son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido". De

esta ley y de la definición de densidad dada, se deduce que la densidad aumenta

o disminuye en relación directa con la presión.

CONCLUSIONES Por medio de esta práctica pudimos ver que el comportamiento del aire es similar

al comportamiento de los gases ideales.

Por medio de los gráficos podemos determinar que la presión de un gas es

inversamente proporcional a su volumen, de acuerdo a lo planteado en la ley de

Boyle.

BIBLIOGRAFÍA

BRICEÑO C Y RODRIGUEZ L. Química general Ed .Educativa. Bogotá. CHANG R. química sexta edición. Mc GRAW HILL. México 1999. XORGE A. DOMINGUEZ. Experimento de química general e inorgánica.

Noriega- Limusa. México. GARCIA R. AUBAD Y ZAPATA. Ed. cid Medellín-Colombia, ANDER P. Y

SONNESA. Principios de química. LIMUSA. Kenneth w. Química General. Mc GRAW HILL. México 1996, PETRUCCI R.

HY HARWOOD W. S. Química general principios y aplicaciones modernas