Lunes 5pm a 9 pm-FQIQ grupo CUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de amrica)

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUMICA E INGENIERA AGROINDUSTRIALLABORATORIO DE FISICOQUIMICAESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE LOS GASESProfesor: Churata Chavez, JosIntegrantes: - De La Cruz Parco Leandro Ramoscdigo: 14070058 - Zegarra Chavez Juan Andres cdigo: 14070223Fecha de realizacin de la prctica: 28 09 -2015Fecha de entrega de informe: 05 10 -2015Lima Per2015 llndice

Introduccin Resumen Principios tericos Detalles experimentales Tabulacin de datos Resultados experimentales Ejemplo de clculos Anlisis y discusin de resultados Conclusiones y recomendaciones Bibliografa Apndice

Introduccin

Esta prctica nos permiti estudiar dos de las principales propiedades que caracterizan a los gases: su capacidad calorfica y densidad; mediante los mtodos ms conocidos y precisos de Clement y Desormes y Vctor Meyer.Entendemos capacidad calorfica, a la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una sustancia en un grado ( ). Asi mismo, sabemos que existen 2 tipos de capacidad calorfica: a presin constante(Cp) y a volumen constante (Cv). Para nuestra carrera, principalmente es importante ese tema, para el control de mquinas a vapor, o autoclaves; de las cuales podemos tener correcta manipulacin, teniendo en cuenta los clculos necesarios para un ptimo funcionamiento. En la agroindustria, las calderas, autoclaves y cmaras de flujo, prescinden de los gases , por lo tanto que es necesario saber las propiedades de las cuales se basan los gases que accionan dentro de estas mquinas.Debemos tomar en cuenta, que no todos los gases que conocemos poseen un comportamiento ideal que cumplan con la formula (P.v = R.t.n) . Se clasifican en gases ideales y reales. La diferencia radica principalmente en la magnitud de su presin. La presin de los gases reales es tan alta que no se pude despreciar, donde sus interacciones moleculares son de gran importancia, siendo asi, el volumen de las molculas significativo respecto al total.

Principios tericosDensidad de los gasesEnfsicayqumica, ladensidades unamagnitud escalarreferida a la cantidad demasaen un determinado volumende unasustancia. Usualmente se simboliza mediante la letrarhodelalfabeto griego. Ladensidad mediaes la razn entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Densidad absolutaLadensidadodensidad absolutaes la magnitud que expresa la relacin entre lamasay elvolumende una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional eskilogramo por metro cbico(kg/m), aunque frecuentemente tambin es expresada en g/cm. La densidad es unamagnitud intensiva.

Siendo , la densidad;m, la masa; yV, el volumen de la sustancia.Densidad relativaLa densidad relativa de unasustanciaes larelacinexistente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es unamagnitud adimensional(sin unidades)

Dondees la densidad relativa,es la densidad de la sustancia, yes la densidad de referencia o absoluta.Para los lquidos y los slidos, la densidad de referencia habitual es la del agua lquida a la presin de 1atmy la temperatura de 4C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000kg/m, es decir, 1kg/dm.Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presin de 1atmy la temperatura de 0C

Capacidad calorficaElcalor(representado con la letraQ) es laenerga transferidade un sistema a otro (o de un sistema a sus alrededores) debido en general a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor que absorbe o cede un sistema termodinmico depende normalmente del tipo de transformacin que ha experimentado dicho sistema.Dos o ms cuerpos en contacto que se encuentran a distinta temperatura alcanzan, pasado un tiempo, elequilibrio trmico(misma temperatura). Este hecho se conoce comoPrincipio Cero de la Termodinmica, y se ilustra en la siguiente figura.

Un aspecto del calor que conviene resaltar es quelos cuerpos no almacenan calorsinoenerga interna. El calor es por tanto la transferencia de parte de dicha energa interna de un sistema a otro, con la condicin de que ambos estn a diferente temperatura. Sus unidades en el Sistema Internacional son los julios (J).En general, el calor especfico de una sustancia depende de la temperatura. Sin embargo, como esta dependencia no es muy grande, suele tratarse como una constante. En estatablase muestra el calor especfico de los distintos elementos de la tabla peridica y en estaotrael calor especfico de diferentes sustancias.

Cuando se trabaja con gases es bastante habitual expresar la cantidad de sustancia en trminos del nmero de molesn. En este caso, el calor especfico se denominacapacidad calorfica molarC. El calor intercambiado viene entonces dado por:

En el Sistema Internacional, las unidades de la capacidad calorfica molar son J/molK. Criterio de signos: A lo largo de estas pginas, el calor absorbido por un cuerpo ser positivo y el calor cedido negativo.Capacidad calorfica de un gas idealPara un gas ideal se definen dos capacidades calorficas molares: avolumen constante(CV), ya presin constante(Cp). CV: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante unatransformacin iscora. Cp: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante unatransformacin isbara.El valor de ambas capacidades calorficas puede determinarse con ayuda de la teora cintica de los gases ideales. Los valores respectivos para gases monoatmicos y diatmicos se encuentran en la siguiente tabla:

DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES Y REACTIVOSMATERIALES:-Equipo de Vctor Meyer -Equipo para relacin de capacidades calorficas.-Regla-Bulbos pequeos-Vasos de 500, 200, 600 Ml -Mechero de alcohol

REACTIVOS:-Liquido orgnico voltil

Procedimiento experimentalPRIMERA PARTE:Determinacin de la densidad de gases por el Mtodo de Vctor Meyer.1. Instalar el equipo compuesto por un vaso, una bureta, una pera, tubo de ensayocon desprendimiento lateral (tubo de vaporizacion), estufa tal como se muestra acontinuacin.

2. El vaso debera contener agua (aproximadamente 2/3 de su volumen). El aguacontenida en la bureta debera igualar sus extremos tanto en la pera como en labureta. Para ellos se debera abrir la llave de la bureta.

3. Pese en la balanza analitica electronica la masa de cloroformo que aparececontenido en una ampolla de vidrio. Para este proposito debera pesar primero elfrasco con la sustancia en su interior, y posteriormente el frasco sin la sustancia,para obtener por diferencia la masa de cloroformo en cuestion.

4. Para evitar errores en los calculos coloque el tapon al tubo de vaporizacion demanera que se produzcan variaciones en los niveles del liquido. Esteprocedimiento debera repetirse hasta que tal variacion de niveles no sea mayorde 0.2 ml, entonces podremos iniciar el experimento.

5. Vierta el cloroformo en el tubo de vaporizacion y coloque inmediatamente el taponde manera que no permita la fuga de vapor de cloroformo.

6. A medida que decrezca el nivel del agua en la bureta iguale el nivel de la pera(coloque la pera a una altura menor) hasta que el nivel de agua detenga sudescenso.

7. El cloroformo que ha pasado a estado gaseoso ejerce presion en el liquido, alcual ha desplazado ocupando un cierto volumen. Cierre la llave de la bureta.Luego de 10 minutos aproximadamente, realice una recopilacion de los siguientesdatos: temperatura del agua en la pera, y variacion de nivel de agua en la bureta.Ello constituye todo el proceso.

SEGUNDA PARTE:

Determinacin de la capacidad calorfica (Cp y Cv) por el mtodo deClement y Desormes.

1. Instale el equipo tal como se muestra en la figura.

2. El vaso debera contener agua (aproximadamente 2/3 de su volumen). El aguacontenida en la bureta debera igualar sus extremos tanto en la pera como en labureta. Para ellos se debera abrir la llave de la bureta.

3. Pese en la balanza analitica electronica la masa de cloroformo que aparececontenido en una ampolla de vidrio. Para este proposito debera pesar primero elfrasco con la sustancia en su interior, y posteriormente el frasco sin la sustancia,para obtener por diferencia la masa de cloroformo en cuestion.

4. Para evitar errores en los calculos coloque el tapon al tubo de vaporizacion demanera que se produzcan variaciones en los niveles del liquido. Esteprocedimiento debera repetirse hasta que tal variacion de niveles no sea mayorde 0.2 ml, entonces podremos iniciar el experimento.

5. Vierta el cloroformo en el tubo de vaporizacion y coloque inmediatamente el taponde manera que no permita la fuga de vapor de cloroformo.

6. A medida que decrezca el nivel del agua en la bureta iguale el nivel de la pera(coloque la pera a una altura menor) hasta que el nivel de agua detenga sudescenso.

7. El cloroformo que ha pasado a estado gaseoso ejerce presion en el liquido, alcual ha desplazado ocupando un cierto volumen. Cierre la llave de la bureta.Luego de 10 minutos aproximadamente, realice una recopilacion de los siguientesdatos: temperatura del agua en la pera, y variacion de nivel de agua en la bureta.Ello constituye todo el proceso.

TABULACIN DE DATOSCondiciones ambientalesP(mmHg)TCHR(%)

7562194

1) Densidad de los gasesDatos experimentales obtenidos

TC agua en la pera23

Desplazamiento de volumen (ml)20

Datos tericosP vapor de H20 (mmHg)21,08

Tc CHCl3 (k)536,55

Pc CHCl3 (atm)53,79

Resultados obtenidosP (P baromtrica corregida) (mmHg)754,74

R(constante corregida)0,07

Densidad terica del CHCl3 condiciones normales (g/L)6,24

Densidad experimental CHCl3 condiciones normales (g/L)4,28

Error experimentalError %31%

2) Capacidad calorficaDatos experimentales obtenidosH1(cm)H2(cm)

102,5

2

2,7

2,4

153,7

4

3,7

3,4

204,3

5

4,3

4,5

257,1

7,2

6,9

6,8

Datos tericos

aire1,40

Cp aire6,93

Cv aire4,95

Resultados experimentales

Y aire(promedio)1,33

Cp7,98

Cv6

Error experimental

Error %5%

BIBLIOGRAFIA

Khoshkin N. I., SHIRKEVICH M.G.. Manuel de Fsica Elemental Edit. Mir (1975) pag. 209

Farrington Daniel y Robert A. Alberty . Fisicoquimica 2 Edicin. Compaa Editorial Continental S.A 1989. Mexico. Pag. 556-561

Castellan G.,fisicoqumica,1era edicin, Fondo Educativo Interamericano, Mexico, 1978.

Pons Muzzo, Gaston, fisicoqumica, segunda edicin, Editado Universo S.A 1971.

Pginas de internet :

http://www.monografias.com/ /gases.propiedades .tesis./refractometria2.shtml

APENDICE

1. Describa brevemente las limitaciones del mtodo de Victor Meyer para la determinacin de un gas.

Para el mtodo de Vctor Meyer solo se puede utilizar gases voltiles, para obtener la densidad de un lquido a temperatura ambiente, el lquido evaporado desplaza el aire del recipiente manteniendo la temperatura elevada y constante.El mtodo de Meyer indica que se pesa el lquido (alcohol o cloroformo) en una ampolla de vidrio, despus se vaporiza y se determina el volumen a una temperatura y presin baromtrica definidas. Finalmente, el peso molecular se obtiene sustituyendo estos valores en la ecuacin.

2. Explicar el efecto de la altura en un campo gravitacional sobre la presin de los gases.Como se sabe, los gases que componen la atmsfera se elevan desde la superficie del planeta hasta alcanzar unos 1.000 Km. de altura a partir de la cual los investigadores consideran que los gases escapan de la atraccin de la fuerza de la gravedad ejercida por la Tierra. Sin embargo, hay que tener presente que los gases no se distribuyen de manera uniforme, pues la densidad disminuye al aumentar la altura y se concentra en las capas ms bajas.Se calcula que el 97% de la masa de gases que componen la atmsfera se encuentra entre la superficie y los 29 Km. de altura. La atmsfera terrestre est constituida principalmente por nitrgeno (78%) y oxgeno (21%). El 1% restante lo forman el argn (0,9%), el dixido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrgeno, ozono, metano, monxido de carbono, helio, nen, kriptn y xenn. La presin de los gases , aumentan mientras a menos gravedad se encuentren desde el centro de la Tierra.

3. Aplicaciones de las propiedades de los gases a la agroindustria.Los procesos utilizados en la agroindustria, constituyen el factor que incide sobremanera en las condiciones de vida del hombre y en la bsqueda de soluciones que permiten preservar las caractersticas de los alimentos por largos perodos, utilizando procedimientos tales como enfriamiento, congelacin, pasteurizacin, secado, ahumado, conservacin por productos qumicos y otros.Hoy en da son la industria alimentaria y agroindustrial utilizados tambin dentro de estos proceso una gran infinidad de gases, cada una de diferentes maneras y en variados proceso o la mezcla de ellos, tanto en la preservacin de los alimentos como en el proceso mismo.Dentro de estos gases podemos mencionar al nitrgeno lquido, al dixido de carbono, al ozono, al hidrogeno El nitrgeno (N2) como se sabe es el gas ms comn en la atmsfera. Es un gas inerte, usado comnmente en contacto con productos alimenticios para evitar la oxidacin o el crecimiento de micro organismos. En estado lquido, es el fluido criognico ms usado para enfriar, congelar o almacenar productos. Por otro lado forma ms natural de proteger los alimentos de los efectos no deseados del oxgeno, ha sido mediante la utilizacin de gases inertes y en forma particular el nitrgeno ya que cumple con los requisitos de disponibilidad, manejo y propiedades fsicas y qumicas para la preservacin de las caractersticas organolpticas.En la Industria de Alimentos el nitrgeno se aplica en la produccin de aceites vegetales y de pescados, grasas animales, carnes, productos lcteos. En granos como el caf, man, almendras, nueces, pasteleras y alimentos preparados. En jugos y pulpas de frutas y vegetales, conservacin de vinos, entre otros.

El dixido de carbono (CO2) es usado en la industria de alimentos en 3 principales reas: Carbonatacin de bebestibles tales como bebidas, agua mineral o cerveza Empacado de productos alimenticios, siendo sus propiedades de inertizacin y bacteriostticas usadas exitosamente en mezclas con el nitrgeno En forma de fluido criognico en operaciones de enfriado y congelamiento o como hielo seco para el control de temperatura durante la distribucin de alimentos.Tambin se observa la utilizacin del dixido de carbono (CO2) como un fluido supercritico, para la extraccin de aceites y otros productos El ozono (O3) es utilizado debido a sus propiedades oxidativas fuertes que son suficientes para matar a los microorganismos en productos alimenticios. Aun ms, su corta vida previene que los productos contengan una contaminacin residual.

Tenemos tambin al hidrogeno que es utilizado en las grasas, aceites y cidos grasos, el hidrogeno se aplica para modificar algunas de las propiedades fsico-qumicas tales como puntos de fusin, estabilidad qumica y disminucin del color y olor.Dentro de estos aceites comestibles comnmente hidrogenados son los de soya, girasol, palma, man y maz.