UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÌA EN GEOLOGÌA, MINAS, PETRÒLEOS Y

AMBIENTAL

ESCUELA DE PETRÒLEOS

INFORME DE LABORATORIO #2

NOMBRE: Quezada Espinosa David Andrés FECHA: 2014_05_13

PROFESOR: Dr. Bolívar Enríquez. CURSO: Cuarto

1. Tema: APLICACIÓN DE LA ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES

2. Objetivos:

2.1 Objetivo General

Comprender las correspondencias cuantitativas entre la presión

(P), volumen (V) y temperatura (T) de un gas.

2.2 Objetivos Específicos

Comprobar la ecuación general de los gases experimentalmente

por medio del material disponible en el laboratorio.

Establecer el error que resulta del cálculo del volumen determinado

experimentalmente con el cálculo del volumen definido

teóricamente.

Reconocer las causas principales por las cuales se genera el error,

pudiendo ser fallas humanas o de material de laboratorio.

3. MARCO TEÓRICO

ESTADO GASEOSO

Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las

sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los

recipientes que las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi

no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran

velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:

Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo

que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son

contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las

moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que

se mueven las moléculas.

Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los

contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes

que las contiene.

Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes

espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES

La ley general de los gases ideales resulta del conocimiento obtenido de

la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Avogadro. Si la ecuación:

𝑃

𝑉= 𝑘

Se reemplaza k por nR, donde n es el número de moles y R es la constante

universal de los gases ideales, entonces la ecuación determinamos la

ecuación de La Ley General de los Gases Ideales:

𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇

Esta ley es válida para la mayoría de los gases (dentro de ciertos límites

de presión y temperatura) independientemente de su identidad química.

La constante R es llamada Constante Universal de los Gases y es un

factor de conversión fundamental.

LEYES DE LOS GASES IDEALES

Ley de Boyle (transformación isotérmica)

La presión ejercida por una fuerza física es inversamente

proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando

su temperatura se mantenga

Matemáticamente se puede expresar así:

Donde es constante si la temperatura y la masa del gas

permanecen constantes.

Ley de Charles y Gay-Lussac

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de

gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el

volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen

del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está

directamente relacionada con la energía cinética (debido al

movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad

de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas

(temperatura), mayor volumen del gas.

𝑉1

𝑇1=

𝑉2

𝑇2

Ley de Gay-Lussac

Establece que la presión de un volumen fijo de un gas, es

directamente proporcional a su temperatura.

Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión

moderada se mantiene constante, el cociente entre presión

y temperatura (Kelvin) permanece constante:

4. MONTAJE DEL EQUIPO

4.1 Gráfico del equipo armado

5. DATOS EXPERIMENTALES

𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 540 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑇𝑏𝑎ñ𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 89℃

𝑉0 = 335 𝑚𝐿

𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑏𝑎ñ𝑜 𝑓𝑟𝑖𝑜) = 19 ℃

𝑉𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑟𝑖𝑜 = 32 𝑚𝐿

𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 303 𝑚𝐿

𝑃𝑣𝐻2𝑂 𝑇𝑓 = 16.477 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑃𝑝𝑎𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙 = 523.523 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑉𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 = 24.28𝑚𝐿

1

2

3

4

5 6 7

8

9

10

4.2 Materiales

1. Soporte Universal.

2. Balón Florence.

3. Pinza Universal.

4. Pinza de Morh

5. Tapón de caucho

6. Tubo de vidrio aflorado

7. Manguera de caucho

8. Tubo de ensayo

9. Vaso de precipitación

10. Reverbera

6. PROCEDIMIENTO:

Llenar un vaso de precipitación a ¾ de su capacidad.

Copar totalmente el tubo de ensayo con agua, este nos servirá para

observar el burbujeo del aire.

Montamos la pinza en el soporte y posteriormente al balón Florence.

Tapamos el balón con el tapón de caucho e insertamos el tubo por el

orificio del mismo tapón.

Acoplamos la manguera a este tubo y agregamos la pinza de Morh.

Por último sumergimos al balón en el vaso de precipitación, teniendo en

cuenta que no tope los bordes del mismo.

Ahora la parte experimental consiste en hacer hervir el agua del vaso, de

tal manera que se caliente el aire dentro del balón.

Posteriormente sumergimos al balón en el baño frio y observamos el

volumen de agua que ingresó.

Para finalizar medimos este volumen, además de medir el volumen inicial

del balón.

Realizamos los cálculos necesarios.

7. CÁLCULOS

7.1. Determine el volumen experimental del aire seco a la temperatura del baño

frio

𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑒𝑥𝑝) = 𝑉0 − 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑟𝑖𝑜

𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑒𝑥𝑝) = 335 𝑚𝐿 − 32 𝑚𝐿

𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑒𝑥𝑝) = 303 𝑚𝐿

7.2. Calcular el volumen teórico a la temperatura del baño frio

𝑃1𝑉1

𝑇1=

𝑃2𝑉2

𝑇2

𝑉2 =𝑃1𝑉1𝑇2

𝑇1𝑃2

𝑉2 =540𝑚𝑚𝐻𝑔 ∗ 335𝑚𝐿 ∗ (273 + 19)𝐾

(273 + 89)𝐾 ∗ 523.523𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑉2 = 278.725743𝑚𝐿

7.3. Calcular el porcentaje de error entre el volumen teórico y volumen

experimental del aire seco

𝜀% =𝑉𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙

𝑉𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜∗ 100%

%𝜀 =278.72𝑚𝐿 − 303𝑚𝐿

278.72𝑚𝐿∗ 100%

%𝜀 = 8.71%

8. TABLA DE RESULTADOS

𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 540 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑇𝑏𝑎ñ𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 89℃

𝑉0 335𝑚𝐿

𝑇𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 (𝒃𝒂ñ𝒐 𝒇𝒓𝒊𝒐) 19℃

𝑉𝒅𝒊𝒔𝒎𝒊𝒏𝒖𝒄𝒊ó𝒏 𝒇𝒓𝒊𝒐 32𝑚𝐿

𝑃𝑣𝐻2𝑂 𝑇𝑓 16.477𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑃𝒑𝒂𝒓𝒄𝒊𝒂𝒍 523.523𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑉𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐−𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍 24.28𝑚𝐿

𝑉𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 303𝑚𝐿

𝑉𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 278.72𝑚𝐿

𝜺% 8.71%

9. CONCLUSIONES

El volumen final tanto experimental con teóricamente disminuyó en su

valor debido al decrecimiento de la temperatura, comprobándose que el

volumen es directamente proporcional a la temperatura.

El volumen de gas seco desplazado se produjo por la diferencia de

presiones que existía entre el gas seco caliente y el baño de agua fría.

Existe un porcentaje de error relativamente pequeño que es de 8.71%, el

cual se produjo por errores de medición del volumen experimental y del

volumen inicial del balón Florence.

10. RECOMENDACIONES

El balón Florence debe estar totalmente seco para así descartar errores

en la práctica.

No debe haber contacto entre el balón Florence y el vaso de precipitación.

Ser lo más preciso posible al momento de medir el volumen inicial, de

igual manera con el volumen desplazado en el baño frio.

11. BIBLIOGRAFÍA.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gay-Lussac

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Charles

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte

es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-

cdquimica-tic/FlashQ/0-1Gases/Gases%20ideales/Teoria-

LeydeGasesideales.htm

http://quimicades.blogspot.com/2011/05/gases-definicion-y-

propiedades.html

12. ANEXOS.

CUESTIONARIO

1. Dos cilindros de dos gases “A” y “B” a temperatura constante la densidad A

es el doble de la de B, calcular el coeficiente de las presiones A y B si la

𝑀𝐵 = 2𝑀𝐴.

2. En un recipiente evacuado y mantenido a 20℃ se introduce 4 gramos de un

gas A siendo la presión de 1 atm. Luego se añaden 6 gramos de gas B

siendo la presión de 1.5 atm calcular el coeficiente.

3. Calcular la temperatura a la cual 1𝑑𝑚3 de gas ideal que está a 500℃, se

reduce a 80 𝑐𝑚3.

4. Un cilindro de aire contiene 1300L a 35℃. Cuál será el volumen que ocupa

si se aumenta la temperatura en 50℃ si la presión permanece constante.

5. Se permite que un litro de gas de helio a 2 atm y 2 litros de gas nitrógeno a

3 atm se mezclen isotérmicamente de tal manera que el que el volumen

final sea 5 litros. Calcular las presiones parciales de hidrógeno y helio.

6. El volumen medido de un gas fue de 15 litros a 37℃ y una presión de 2

atm. Que volumen ocupará el gas en condiciones normales.

7. Un gas tiene un volumen de 300mL a 20℃ y 4 atm. Cuál será su volumen si

la temperatura se incrementa en 10℃ y la presión se reduce a la mitad.

8. Manteniendo constante la temperatura se comprimió una muestra de 200mL

de un gas hasta 55mL. La presión que se ejerció fue de 2 atm. Cuál era la

presión inicial del gas.

9. A presión normal el volumen ocupado por un gas es de 15 litros a una

temperatura de 25℃. Si la temperatura se reduce hasta −15℃. Cuál será el

volumen del gas.

10. Un tanque se encuentra a 2 atm de presión y tiene una temperatura de

20℃. Calcular que temperatura adquiere cuando se le aplica una presión de

5 atm.

11. El volumen medido de un gas es de 100mL a la temperatura de 60℃ y una

presión de 720 torr. Que volumen ocupará el gas a condiciones normales.