\" CALCULO DE CONSTANTE DE LOS GASES \"

"CALCULO DE CONSTANTE DE LOS GASES"
Resumen. R es una constante física muy importante que relaciona varias funciones de estado, entre ellas la energía, la temperatura y la cantidad de moles de un gas. Este valor constante es utilizado en la ecuación de estado de los gases ideales, que combina las leyes de Avogadro, de Gay Lussac y la ley de Charles.
Se realizó un sistema empleando diferentes materiales del laboratorio para determinar el valor de R en el laboratorio

Introducción.
Un gas es un estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen fijo. Principalmente está compuesto por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de fricción entre sí.
Se dividen en dos tipos: gases ideales y gases reales.
Un gas ideal es un, gas hipotético cuyo comportamiento presión, volumen- temperatura puede explicarse mediante la ecuación del gas ideal. PV=nRT.
Su conjunto de átomos o moléculas se mueven libremente sin interacciones. Las colisiones de partículas crean una presión baja es decir en límite de la densidad cero.
Un gas real es aquél que sigue un comportamiento termodinámico, existe en la naturaleza y sus moléculas están sujetas a las fuerzas de atracción y repulsión.
Las variables físicas que afectan el comportamiento de un gas son:
Presión: Fuerza ejercida por unidad de área.
Temperatura: Medida de la cantidad de energía cinética que tienen las partículas de un sistema.
Volumen: Espacio ocupado por un cuerpo.
En la medida que dos o una cambien y las demás se mantenga constantes el comportamiento del gas cambiara.
Hay tres ecuaciones que definen el comportamiento de un gas.



Ley de Boyle: A temperatura constante, el volumen de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional a la presión.
V1P PV= constante






Fig1. Dependencia presión-volumen de una cantidad fija de gas a diferentes temperaturas. Cada curva es una hipérbola (pV =constante) y recibe el nombre de isoterma.Fig1. Dependencia presión-volumen de una cantidad fija de gas a diferentes temperaturas. Cada curva es una hipérbola (pV =constante) y recibe el nombre de isoterma.
Fig1. Dependencia presión-volumen de una cantidad fija de gas a diferentes temperaturas. Cada curva es una hipérbola (pV =constante) y recibe el nombre de isoterma.
Fig1. Dependencia presión-volumen de una cantidad fija de gas a diferentes temperaturas. Cada curva es una hipérbola (pV =constante) y recibe el nombre de isoterma.



Se utiliza para predecir la presión de un gas cuando cambia su volumen y viceversa.
P1 V1 = P2 V2 (si n y T se mantienen constantes)
Fig2. La presión también varía linealmente con la temperatura y extrapola a cero para T = 0°C (-273.15 K)Fig2. La presión también varía linealmente con la temperatura y extrapola a cero para T = 0°C (-273.15 K)Ley de Charles y de Gay- Lussac: A presión constante, el volumen de una cantidad dada de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta:
Fig2. La presión también varía linealmente con la temperatura y extrapola a cero para T = 0°C (-273.15 K)
Fig2. La presión también varía linealmente con la temperatura y extrapola a cero para T = 0°C (-273.15 K)
V T o VT
PT o PT

Estas ecuaciones nos permiten relacionar los valores de volumen con temperatura y presión de un gas en los estados 1 y 2, como se indica a continuación:

V1T1=V2T2 (con n y P constantes)

P2T2=P2T2 (con n y V constantes)

Ley de Avogadro: Volúmenes iguales de gases a la misma temperatura y presión contienen el mismo número de moléculas.

V n

Vn =constante (con T y P constantes)





De acuerdo con las ecuaciones anteriores, el volumen de un gas depende de la presión, temperatura y número de moles, como sigue:
V 1P (con T y n constantes) Ley de Boyle.
V T (con P y n constantes) Ley de Charles.
V n (con T y P constantes) Ley de Avogadro.
Por lo tanto, V debe ser proporcional al producto de estos tres términos, es decir:
V nTP
= R nTP
PV= nRT

R es una constante de proporcionalidad, es la constante del gas. Relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.
El valor de R se puede obtener de la siguiente manera. Experimentos con oxígeno molecular muestran que a medida que la presión se reduce indefinidamente, el producto PV para un mol de oxígeno 831.9988 g) tiende a 22.41383L a 1 atm y 0°c (273.15 K).Condición conocida como temperatura y presión estándares, o STP.
Por lo tanto:
R= limP 0(PV)TnT = (1 atm)(22.41383 L)1 mol(273.15 K) = 0.0820569 L atm K-1 mol-1
Fig3. La constante de los gases expresada en diferentes unidades.Fig3. La constante de los gases expresada en diferentes unidades.
Fig3. La constante de los gases expresada en diferentes unidades.
Fig3. La constante de los gases expresada en diferentes unidades.



La extrapolación a bajas temperaturas de las curvas de cualquier gas, muestra que todas cortan al eje de T en el mismo punto = -273K
A esta T se predice que cualquier gas ideal debe tener V= 0, el gas real se licuara antes de alcanzar ésta temperatura.


Éste comportamiento en límite de P=0, genera una escala de T independiente a las propiedades de una sustancia concreta, definiendo la escala de temperatura cuando cuando la relación T y V sea lineal.


Objetivo. El propósito de esté experimento fue determinar experimentalmente la Ley de Charles así como el cálculo de la constante de los gases.
En un vaso de precipitado de 1l colocar agua aproximadamente a los 800 ml.Llenar una probeta de 150 ml y colocarla dentro del vpp con cuidado de no dejar aire en la probeta.Tapar el matraz de 125 ml con un tapón bi horadado. En un orificio colocar el termómetro de o a 100 °C y en el otro un tubo de vidrio en "N".Calentar el agua cerca de los 50 °C parar el calentamiento. Y registrar la temperatura del termómetro como T1.Registrar los volúmenes desplazados en la probeta cada 5 grados centígrados.Hasta llegar a los 75 °C.Desarme el aparato y llene el matraz con agua inserte el tapón sin nada y vacíe el agua en la probeta. Haga lo mismo con el tubo en "N". Registre estos como V1.En un vaso de precipitado de 1l colocar agua aproximadamente a los 800 ml.Llenar una probeta de 150 ml y colocarla dentro del vpp con cuidado de no dejar aire en la probeta.Tapar el matraz de 125 ml con un tapón bi horadado. En un orificio colocar el termómetro de o a 100 °C y en el otro un tubo de vidrio en "N".Calentar el agua cerca de los 50 °C parar el calentamiento. Y registrar la temperatura del termómetro como T1.Registrar los volúmenes desplazados en la probeta cada 5 grados centígrados.Hasta llegar a los 75 °C.Desarme el aparato y llene el matraz con agua inserte el tapón sin nada y vacíe el agua en la probeta. Haga lo mismo con el tubo en "N". Registre estos como V1.Metodología.
En un vaso de precipitado de 1l colocar agua aproximadamente a los 800 ml.
Llenar una probeta de 150 ml y colocarla dentro del vpp con cuidado de no dejar aire en la probeta.
Tapar el matraz de 125 ml con un tapón bi horadado. En un orificio colocar el termómetro de o a 100 °C y en el otro un tubo de vidrio en "N".

Calentar el agua cerca de los 50 °C parar el calentamiento. Y registrar la temperatura del termómetro como T1.
Registrar los volúmenes desplazados en la probeta cada 5 grados centígrados.
Hasta llegar a los 75 °C.
Desarme el aparato y llene el matraz con agua inserte el tapón sin nada y vacíe el agua en la probeta. Haga lo mismo con el tubo en "N". Registre estos como V1.
En un vaso de precipitado de 1l colocar agua aproximadamente a los 800 ml.
Llenar una probeta de 150 ml y colocarla dentro del vpp con cuidado de no dejar aire en la probeta.
Tapar el matraz de 125 ml con un tapón bi horadado. En un orificio colocar el termómetro de o a 100 °C y en el otro un tubo de vidrio en "N".

Calentar el agua cerca de los 50 °C parar el calentamiento. Y registrar la temperatura del termómetro como T1.
Registrar los volúmenes desplazados en la probeta cada 5 grados centígrados.
Hasta llegar a los 75 °C.
Desarme el aparato y llene el matraz con agua inserte el tapón sin nada y vacíe el agua en la probeta. Haga lo mismo con el tubo en "N". Registre estos como V1.






Fig4. Sistema armado Fig4. Sistema armado
Fig4. Sistema armado
Fig4. Sistema armado