gases labo de fisicoquimica 1

8/10/2019 Gases labo de fisicoquimica 1

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LABORATORIO DE FISICOQUMICA I Gases

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per decana de Amrica)

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIAQUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUMICA I

TEMA : GASES

ALUMNO : PARIAMACHI ORTIZ, GINO

FECHA DE REALIZACIN: 23-0-!"

FECHA DE ENTREGA: 30-0-!"

CIUDAD UNIVERSITARIA, SETIEMBRE DE 20!"

INDICE

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I. ResumenII. Principios TericosIII. Procedimiento experimentalIV. Tabulacin de datos y resultados experimentales

V. Clculos y ejemplos de clculosVI. Discusin de resultadosVII. Conclusiones y RecomendacionesVIII. Apndice

. !oja de reporte". Cuestionario#. $ra%cas&. 'tros

I(. )iblio*ra+,a

RESUMEN

El objetivo principal del experimento es reconocer y observar en la prctica las

propiedades de los gases tales como la densidad a travs del mtodo de VctorMeyer y la capacidad calorfica a travs del mtodo de Clement y Desormes.

El experimento se desarrollado en un ambiente adecuado con insumos ymateriales ue !an sido estudiados con anterioridad para esta aplicaci"n# eneste caso la acetona $C3H6O% es nuestra sustancia a anali&ar y las condicionesde laboratorio son' (resi"n )*+,mm-g# emperatura ) /01C y -umedadrelativa)2*3

El mtodo de Vctor Meyer nos permite !allar el volumen experimental de ungas a temperatura de ebullici"n# El mtodo de Clement y Desormes4 nospermite !allar el coeficiente de dilataci"n adiabtica ue es la ra&"n entre lacapacidad calorfica a presi"n constante $Cp% y la capacidad calorfica avolumen constante $Cv%.De esta experiencia se tiene ue la relaci"n de la capacidad calorfica a presi"nconstante y la capacidad calorfica a volumen constante ante peue5asvariaciones de presi"n est en funci"n a las alturas.

El primer experimento a tratar es la determinaci"n de la densidad de gases porel mtodo de Vctor Meyer en el cual utili&amos como insumo la acetona$C3H6O% # el valor te"rico de su densidad es de 6.66+, g7m8mientras ue ladensidad experimental es de 6.*00 g7 ml $a 9+ :C% y su 3E es igual a 2,.;9 3

en el segundo experimento de la relaci"n de capacidades calorficas utili&andoal aire como gas tenemos un resultado te"rico de /#;6 a una temperatura de

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asociado# pero tambin !ay po&os ue proporcionan solamente gas natural#antes de su uso comercial se le deben extraer los !idrocarburos ms pesados#como el butano y el propano# dejando s"lo el gas seco# compuesto por los!idrocarburos ms ligeros# metano y etano# el ue tambin se emplea parafabricar plsticos# frmacos y tintes4 el gas embotellado# se produce a partir

de los !idrocarburos pesados ya mencionados# incluido el pentano# o me&clasde esos gases# los ue se lic>an para almacenarse en tanues metlicos# uepueden utili&arse cocinas o estufas en localidades carentes de suministrocentrali&ado de gas $como en nuestra capital%.

I. PRINCIPIOS TEORICOS

GAS

-e denomina as, a la materia /ue posee la propiedad de llenarcompletamente el recipiente /ue lo contiene con una densidaduni+orme por ello no posee +orma ni 0olumen de%nido. 1as +uer2asde repulsin son ms intensas /ue las de co3esin.

4stas molculas *aseosas estn dotadas de un mo0imiento

incesante y catico c3ocando entre s, y con las paredes delrecipiente /ue lo contiene. $eneralmente se comportan de dos+ormas5

Gas Ideal

6n *as ideal 0iene a ser un *as 3ipottico +ormado por part,culaspuntuales sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos c3o/uesson per+ectamente elsticos 7conser0acin de momento yener*,a cintica8. 1os *ases reales /ue ms se aproximan alcomportamiento del *as ideal son los *ases monoatmicos en

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condiciones de baja presin y alta temperatura. -e ajustan a la1ey de $ases Ideales y a la ecuacin de estado5

Ley de los gases ideales

4mp,ricamente se obser0an una serie de relaciones entre latemperatura la presin y el 0olumen /ue dan lu*ar a la ley delos *ases ideales deducida por primera 0e2 por 9mile Clapeyronen :#&.

1a ecuacin /ue describe normalmente la relacin entre lapresin el 0olumen la temperatura y la cantidad 7en moles8 deun *as ideal es5

Donde5

; Presin ; Volumen ;


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de carbono@ el caso del 0apor de a*ua a=n es peor ya /ue lamolcula al ser polar tiende a establecer puentes de 3idr*enolo /ue a=n reduce ms la idealidad. Dentro de los *asesor*nicos el /ue tendr un comportamiento ms ideal ser elmetano perdiendo idealidad a medida /ue se en*rosa la cadena

de carbono. As, el butano es de esperar /ue ten*a uncomportamiento ya bastante alejado de la idealidad. 4sto espor/ue cuanto ms *rande es la part,cula constituyente del *asmayor es la probabilidad de colisin e interaccin entre ellas+actor /ue 3ace disminuir la idealidad. Al*unos de estos *ases sepueden aproximar bastante bien mediante las ecuacionesideales mientras /ue en otros casos 3ar +alta recurrir aecuaciones reales muc3as 0eces deducidas emp,ricamente apartir del ajuste de parmetros.

Tambin se pierde la idealidad en condiciones extremas comoaltas presiones o bajas temperaturas. Por otra parte laconcordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos abajas presiones o altas temperaturas. Tambin por su estabilidad/u,mica.

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6128

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T

T

-1TP

PT

+1TRM

m

=PV

C

C

C

P V T 5 Presin Volumen y Temperatura del *as< 5 Peso


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Densidad Absoluta

Relacin entre la masa por unidad de 0olumen.

Densidad Relativa

Relacin de la densidad de una sustancia con respecto a la deun *as de re+erencia.

1a densidad 7 8 de un *as se puede obtener a partir de larelacin5

Relacin de capacidades calorfcas de los gases

Capacidad Calor,%ca de los *ases

4s la cantidad de calor necesaria para ele0ar la temperatura deuna sustancia en un *rado. !ay dos tipos de capacidad calor,%ca5

Con volumen constante cuando el 0olumen semantiene constante mientras se ele0a la temperatura lo /ue daori*en a /ue aumente la presin del *as. 4l calentamiento sereali2a en recipiente cerrado.

Con presin constante cuando la presin se mantieneconstante mientras se ele0a la temperatura lo /ue da ori*en a/ue aumente el 0olumen del *as. 4l calentamiento se reali2a enrecipiente abierto.

1a relacin de ambas conocida como depende si el *ases mono di o poliatmico y puede ser determinadaexperimentalmente mediante el mtodo de Climent y Desormesreali2ando en el sistema primero una expansin adiabtica ylue*o un calentamiento a 0olumen constante@ para un sistema deste tipo se cumple5

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TR

MP

V

m

==

21

!1

"#"#

"#"#

PP

PP

Cv

Cp

=


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CpB Cv; R ; .: calEmolBF

y si el cambio de presin es pe/ue>o sabiendo /ue P; *35

Expansin Adiabtica6n proceso es adiabtico cuando no 3ay ni *anancia ni perdida decalor esto es /ue el sistema en estudio se a,sla trmicamente desus alrededores de modo /ue /;G. 4n una expansin adiabticael trabajo externo se a+ecta a expensas de la ener*,a interna del

*as y la temperatura desciende.

II. PROCEDIIENTO E!PERIENT"L

Determinacin de la Densidad de #ases por el $todo de%&ctor eyer.

a. Instale el e/uipo como se muestra en la Hi*. ".b. Colo/ue en un 0aso a*ua de ca>o 3asta sus "E# de su

0olumen 7A8 y dentro de este el tubo de 0apori2acin7)8manteniendo cerrada la lla0e de la bureta H y abiertoel tapn 4. 1le0e el a a*ua a ebullicin durante unosGmin. a porcin de li/uido 0oltil en+r,e y repita la

operacin 3asta introducir G. y G." *. de muestra pese

8

21

1

hh

h

Cv

Cp

==


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y si 3a lo*rado el peso adecuado selle el capilar dejeen+riar y pese nue0amente.

c. Abra la lla0e de la bureta ni0ele el a*ua 3asta la marcainicial con la pera.

d. Colo/ue el tapn 4 i*uale los ni0eles lea la bureta yanote. Retire el tapn 4 y 3a*a /ue el ni0el lle*uenue0amente al ni0el inicial.

e. Repita d8 3asta /ue el 0olumen desalojado de a*ua nouctu en ms de G." m1. Respecto a la lectura anterior.

+. Rompa el extremo de la ampolla introd=2calarpidamente en el tubo de 0apori2acin y colo/ueinmediatamente el tapn 4. a medida /ue baje el ni0el

del a*ua en la bureta i*ual al de la pera 3asta /ue elni0el del a*ua deje de bajar.

*. Cierre rpidamente la lla0e H@ espere unos G min. J tomela temperatura del a*ua en la pera lea el ni0el del a*uaen la bureta tomando como re+erencia la lecturareali2ada en 7d8.

Relacin de Capacidad Calor&'ca por el $todo deCl$ment y Desormes.

a. Armamos el e/uipo a usar para este mtodo tal como semuestra en la %*ura . Tener en cuenta /ue las unionesdeben estar 3ermticamente cerradas.

b.


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c. 1ue*o abrir ) y cirrela rpidamente en el momento en/ue ambos meniscos se e/uilibren o crucen por primera0e2.

d. Dejamos /ue se estabilice el li/uido manomtrico y lea la

nue0a di+erencia de alturas /ue tomar,a nuestro 0alor deK3" K .

e. Repetimos el experimento con di+erencia de alturasiniciales de aproximadamente 3; L "G y "L cm.

III. T"()L"CI*N DE D"TOS + RES)LT"DOSE!PERIENT"LES

Ta,la - Condiciones de La,oratorio

P (mmHg) T (C) HR

*+, /0 2*3

Ta,la / Datos Tericos

/.- Para la Determinacin de la Densidad de #ases

1!


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Datos tericos del gas a C.N.

TemperaturaC.N PresinC.N F(presin de vapor deagua)

9*


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Volumen de agua despla&ado /;.*+ m8

emperatura del agua en la pera


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C4LC)LOS

Determinacin de la densidad de gases por el m$todode %&ctor eyer

a. Corri3a la presin ,arom$trica usando

Datos5PbM 5 Presin baromtrica corre*ida

Pb 5 Presin baromtrica3 5 !umedad relati0a del aire 7N8H 5 Presin de 0apor de a*ua a "#OC

F$ 22%395 &&'(

Reempla2ando5

,. Corri3a el volumen del aire despla5ado acondiciones normales 6CN78 9:C y - atm.

!allando CNcloroformoV

Por la ley de )oyle

13

Fh

Pb1!!

)1!!*

=

CN

pera

desplazado

T

VP

T

Vb=


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15/26


d. Determine la densidad e1perimental del gas aC.N. dividiendo la masa entre el volumen

corregido.

-. Determine la Relacin de Capacidades Calor&'cas

a. Determine la relacin de capacidadescalor&'cas para cada altura inicial.

!allando la relacin de capacidades calor,%cas para di+erentes35

Para 3;Lcm

Para 3;"Gcm

Para 3;#Gcm

/. Calcule el porcenta3e de error para cada e1perimento.

a. Para la densidad

15

mLmL

CN

o ormo

cloroformo+!11%!

249%13

15!6%!, ===


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,. Para las Capacidades calor&'cas

!allando el porcentaje de error5

Para

Para "

Para #

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CALCULOS

!# DENSIDAD DE LOS GASES

$# D%&%'()*$+)* % .$ /'%)* 1$'(&')+$ +''%4)$5

F./&0"a a 0sa/% $ *1!! ') , F

1!!

D#e

/es.# a/&:;/


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) C'')6$ %. 7.8(%* %. $)'% %/.$9$ $ +*)+)*% *'($.% CN#, 0;C < !$&(5

*La/a;/) $ *C%)

1%1 $ 2%2

T1 T2

*755%627) *18%2) $ *76!) 2 294 273

2 $ 16%8! &L%

%.&5

Sea "a e


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a% Ca"


20/26


H2 52 5 52 , 502 "

a% De;e/e "a /e"a

C- C> $ 1%987 C> $ 1%987 $ 1%987


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C> $ 5%5194 ae%

21


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Tabla N 4

Capacidades ca,or12icas

+


23/26


CONCLUSIONES

E# e" e,-e/&e#; e


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CUESTIONARIO5

!# E=/.)+$ .$ )@%'%*+)$ < %(%6$*9$ J8% %=)&%* %*&'% . )&%'($ % 8*$ 4$'%$. < 8* 4$ )%$.5

A a";as ;e&-e/a;0/as "as s;e/&as e 0# (as /ea" se -a/e


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Las e


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