M12S4 Pi Experimentandoconlasleyesdelosgases

Módulo 12.Unidad 4. Proyecto Integrador. Ley de Gay-Lussac. “Experimentando con las leyes de los gases. Introducción. En el módulo 12, de la prepa en línea SEP, hemos visto las Leyes de los gases, las leyes de Boyle-Mariotte, de Charles, de Gay-Lussac, de Avogadro y la ley general de los gases, expliquemos cada uno de ellos para un mejor entendimiento. Ley de Gay-Lussac. Enunciada a principios de 1800, esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente: La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura. Esto significa que: Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión. Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión. Si lo llevamos al plano matemático, esto queda demostrado con la siguiente ecuación: P/T = K la cual nos indica que el cociente entre la presión y la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante. Debemos recordar, además, que esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta, y tal como en la Ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en grados Kelvin. Ley de Boyle-Mariotte Las principales medidas experimentales del procedimiento térmico de los gases fueron elaboradas por Robert Boyle (1627-1691). Él llevó a cabo un estudio profundo de los cambios en el volumen de los gases como deducción de cambios en la presión. Las demás variables, como la masa y la temperatura, se mantuvieron constantes. Boyle encontró que cuando la presión se disminuye a la mitad el volumen se duplica, es decir, que existe una variación proporcional inversa entre las dos cantidades. Esta ley nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante, la cual establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. Lo cual significa que: El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica; Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta. Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor. Matemáticamente esto es: P*V=K, lo cual significa que el producto de la presión por el volumen es constante. Tenemos un cierto volumen de gas (V1) que se encuentra a una presión P 1. Si variamos la presión a P2, el volumen de gas variará hasta un nuevo valor V 2, y se cumplirá: P1*V1= P2 * V2 que es otra manera de expresar la ley de Boyle. Ley de Charles “A presión constante, el volumen de la masa de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas”. Jack Carles estudio por primera vez la relación entre volumen y temperatura de muestra de gas a presión constante y observo que cuando aumentaba la temperatura del volumen del gas también aumentaba y que al enfriar la temperatura el volumen disminuía. Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante. Textualmente, la ley afirma que: El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas; Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta. Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye. Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante). Matemáticamente esto se expresa en la fórmula; V/T=K, lo cual significa que el cociente entre el volumen y la temperatura es constante. Ley de Avogadro “El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de materia (número de moles), a presión y temperatura constantes” Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. La cantidad de gas será considerada en moles. Esta ley relaciona la cantidad de gas (n, en moles) con su volumen en litros (L), considerando que la presión y la temperatura permanecen constantes (no varían). El enunciado de la ley dice que: El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo. Esto significa que: Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo. Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo. Esto tan simple, podemos expresarlo en términos matemáticos con la siguiente fórmula: V/n = K, que se traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante. Esto debido a que si ponemos más moles (cantidad de moléculas) de un gas en un recipiente tendremos, obviamente, más gas (más volumen), así de simple. Esto se expresa en la ecuación V1/n1 = V2/n2 Ley general de los gases Fue Gay- Lussac quien unificó las tres leyes: • Ley de Boyle-Mariotte (a T cte) • Las dos leyes de Gay Lussac (a P cte) y (a V cte) Enunciando la ecuación general de los gases, lo que nos da la relación entre presión, volumen y temperatura de una masa de gas determinada. Esta ecuación general es la siguiente: PV/T = K Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que: La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante. Matemáticamente puede formularse como: PV/T = K, donde:  P es la presión  V es el volumen  T es la temperatura absoluta (en kelvins)  K es una constante (con unidades de energía dividida por la temperatura) que dependerá de la cantidad de gas considerada. Otra forma de expresarlo es la siguiente: P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2, donde presión, volumen y temperatura se han medido en dos instantes distintos 1 y 2 para un mismo sistema. Materiales: 1 botella de vidrio 1 huevo duro Papel Encendedor Procedimiento. Paso 1. encender el papel Pasó 2. Introducir el papel encendido en la botella de vidrio. Pasó 3. Colocar el huevo duro sobre la botella y esperar la reacción. Paso 4. El huevo es succionado. Aquí se puede ver como el huevo es succionado y como se rompe. Esto sucede porque al tapar la botella con el huevo, el aire que esta entre el papel encendido hace que la botella se caliente y aumente la temperatura, el volumen de la botella no cambia, el papel encendido se apaga por falta de oxígeno y esto hace que la temperatura se enfrié y la presión dentro de la botella disminuya, esto ocurre gracias a la teoría de Ley de Gay-Lussac que explica que a un volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura. Conclusión: En este sencillo experimento que se ha realizado con los materiales indicados y tras la práctica, donde se expuso a un cambio de temperatura a un gas cuyo volumen permaneció constante y confinado en un recipiente, pudimos darnos cuenta en forma y tiempo real de su comportamiento, gracias a esta práctica podemos concluir que la ley de Gay-Lussac se cumplió y comprobó satisfactoriamente. En nuestro experimento contamos con un volumen (V) constante de gas, que inicialmente tenía una temperatura (T_1) y una presión (P_1), con la finalidad de comprobar la ley de Gay-Lussac, se realizó un cambio en las variables, manipulando la temperatura de nuestro gas, llevándolo hasta otra temperatura con un nuevo valor (T_2), lo que hizo que la presión también aumentara hasta llegar a una presión con un nuevo valor (P_2). Se pudo observar de manera clara, que al aumentar la temperatura del gas, su presión también aumenta; y de igual manera, al disminuir la temperatura del gas su presión también disminuye; cumpliendo así con la función de las variables que relaciona la ley de Gay-Lussac, que dice: “La presión de un volumen fijo de gas, es directamente proporcional a su temperatura”. Aquí dejo la dirección del video. https://youtu.be/GFwNfJFKWoo Referencias: Contenido extenso U_3pdf. Modulo12 Semana 4. Prepa en Línea Sep. Recuperado 24 de mayo 2016. http://www.profesorenlinea.com.mx/biografias/Gay-Lussac.htm http://www.profesorenlinea.com.mx/biografias/boylerobert.htm http://www.profesorenlinea.com.mx/biografias/AvogadroAmadeus.htm http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/GasesLeyes.htm