1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
INGENIERÍA CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
Química Industrial
Práctica 2
Coeficiente De Expansión De Los
Gases.
Prof.: Aguilar Sánchez Raúl
Integrantes:
Arroyo Loya J. Mauricio
Cremer Troncoso Omar
Gómez Muro Ignacio
Gutiérrez Avendaño Ernesto
López Chávez Germán
Rosas Sánchez Rocío
Secuencia: 3IV4
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2. PRACTICA NO. 2
COEFICIENTE DE EXPANSIÓN DE LOS GASES
OBJETIVO:
Determinar experimentalmente el coeficiente de expansión de los gases.
INTRODUCCIÓN:
Con ayuda de esta práctica comprobaremos la ley de la expansión de los gases de Charles y Gay-
Lussac. Encontraremos un aumento del volumen conforme la temperatura va incrementando y
poder definir el estado de un sistema con ayuda de las ecuaciones necesarias.
MARCO TEÓRICO: Los Gases
Todos los gases poseen las siguientes características físicas:
Adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene.
Se consideran los más compresibles de los estados de la materia.
Cuando se encuentran confinados en el mismo recipiente se mezclan
completa y uniformemente.
Cuentan con densidades mucho menores que los sólidos y líquidos.
Tienen un comportamiento casi idéntico e independientemente de su
naturaleza. Este comportamiento se estudia a través de las variaciones de tres
parámetros: presión, volumen y temperatura. El estado de un gas esta
caracterizado por los valores que toman esos parámetros. En el caso general,
ellos pueden modificarse simultáneamente, pero es usual estudiar previamente el
comportamiento del gas cuando permanece constante uno de los parámetros y
varían los otros.
Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en
contacto, ya que las moléculas gaseosas se hallan
en constante movimiento.
La relación temperatura-volumen: Ley de
Charles y de Gay-Lussac
La ley de Boyle depende de que la
temperatura del sistema permanezca constante.
Los primeros científicos que estudiaron el efecto de
la temperatura sobre el volumen de un gas, fueron
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3. los científicos franceses, Jacques Charles y Joseph Gay- Lussac. Sus estudios
demostraron que. A una presión constante, el volumen de una muestra de gas se
expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse.
En la figura, la variación del volumen de una muestra de gas con la temperatura a
presión constante. La presión ejercida sobre el gas es la suma de la presión
atmosférica y la presión debida al peso de la columna de mercurio.
Las relaciones cuantitativas implicadas en estos cambios de temperatura y
volumen del gas resultan notablemente congruentes.
En 1848, Lord Kelvin comprendió el significado de dicho fenómeno. Identificó la
temperatura de -273.15 ºC como el cero absoluto, teóricamente la temperatura
más baja es posible. Tomando el cero absoluto como punto de partida, estableció
entonces una escala de temperatura absoluta, conocida ahora como escala de
temperatura Kelvin.
La ecuación , se conoce como ley de Charles y de Gay-Lussac, donde
es la constante de proporcionalidad. La cual establece que el volumen de una
cantidad fija de gas, mantenida a presión constante, es directamente proporcional
a la temperatura absoluta del gas. Otra forma de presentar la ley de Charles
muestra que para una cantidad de gas y volumen constantes, la presión del gas es
directamente proporcional a la temperatura . Igual como se hizo para la
relación presión y volumen a temperatura constante, es posible comparar dos
condiciones de volumen y temperatura para una muestra dada de un gas a
presión constante:
Cuando t=0ºC, se tiene a=Vo, donde Vo, es el volumen del gas a 0ºC y a presión
P fija. Luego V= Vo + bt. Si se define una nueva constante la ley de
Charles resulta ser:
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4. DESARROLLO EXPERIMENTAL:
Material y equipo utilizado:
1 soporte con anillo y tela de alambre
1 pinza para bureta
1 mechero Bunsen
1 matraz Erlenmeyer de 250ml
1 tapón bihoradado para el matraz
1 tubo de vidrio de 5 mm de diámetro
1 vaso de precipitados de 1000 ml.
1 vaso de precipitados de 2000ml.
1 bureta para gases de 100 ml.
1 termómetro de 0o a 150oC.
1 probeta de 100 ml.
1 manguera látex de 30 cm.
PROCEDIMIENTO:
1. Montar el aparato:
 Llenar los dos vasos con agua a 20oC.
 Colocar el matraz dentro del baño de agua (vaso de 2000 ml.)
 Introducir la bureta para gases dentro del vaso de 1000ml.
 Instalar la conexión de vidrio.
2. Anotar el volumen inicial de aire en la bureta para gases. Para ello se eleva la bureta hasta
conseguir que el nivel de agua dentro de la misma sea igual al nivel de agua en el vaso.
Esta lectura debe ser aproximadamente 25 a 30 ml.
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5. 3. Calentar el baño de agua y tomar las lecturas del volumen dentro de la bureta, por cada
grado de elevación de la temperatura dela gas hasta obtener de 15 a 20 pares de datos.
Determinación de volumen de aire en el sistema
1. Desconectar la bureta para gas y separar el matraz quitando el tapón con cuidado.
2. Llenar la manguera con agua.
3. Llenar el matraz con agua.
4. Tapando el extremo de la manguera para evitar la salida del agua, colocar el tapón en el
matraz de tal modo que se derrame un poco de agua.
5. Medir el volumen de agua de matraz y la conexión, vaciándola en una probeta.
El volumen total de airea cada temperatura se obtiene sumando el volumen determinado
por evacuación.
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6. CALCULOS Y CUESTIONARIO
1.- Tabule los datos experimentales obtenidos como se muestra en la tabla 2.1.
Temperatura Volumen Volumen de agua Volumen total de
(°C) (ml) en el aparato (ml) aire
20° 38 381 381
21° 37.5 381.5
22° 36 383
23° 36 383
24° 35 384
25° 34 385
26° 32.5 386.5
27° 31.5 387.5
28° 30.5 388.5
29° 29.5 389.5
30° 27 392
31° 26.5 392.5
32° 25 394
33° 24 395
34° 23 396
35° 22.5 397.5
36° 21.5 398.5
37° 20 400
38° 19 401
39° 17.5 402.5
40° 16 404
41° 15 405
42° 14 406
43° 13 407
44° 12 408
45° 10.5 409.5
46° 9.5 410.5
47° 8.5 411.5
48° 7 413
49° 6.5 413.5
50° 6 414
51° 5 415
52° 4 416
53° 4 416
54° 3.5 416.5
55° 3 417
56° 3 417
57° 2.5 417.5
58° 2 418
59° 1 419
60° .5 419.5
61° 0 420
m = 1.0682 ml/°C
b = 359.7272 ml
r = 0.9927
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7. 2.- Construya la grafica de volumen contra temperatura.
430
425
420
415
410
VOLUMEN
405
400
395
390
385
380
375
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
TEMPERATURA
3.- Efectué el ajuste de curva y obtenga la ecuación de la recta de acuerdo a la
ecuación (2.2)
V(ml)= m t + b
V(ml)= 1.0682 ml/°C t + 359.7272 ml
Temperatura Volumen
(°C) (ml)
20 380.7954
21 381.7954
22 382.7954
23 383.7954
24 384.7954
25 385.7954
26 386.7954
27 387.7954
28 388.7954
29 389.7954
30 390.7954
31 391.7954
32 392.7954
33 393.7954
34 394.7954
35 395.7954
36 396.7954
37 397.7954
38 398.7954
39 399.7954
40 400.7954
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8. 41 401.7954
42 402.7954
43 403.7954
44 404.7954
45 405.7954
46 406.7954
47 407.7954
48 408.7954
49 409.7954
50 410.7954
51 411.7954
52 412.7954
53 413.7954
54 414.7954
55 415.7954
56 416.7954
57 417.7954
58 418.7954
59 419.7954
60 420.7954
61 421.7954
425
420
415
410
405
VOLUMEN
400
395
390
385
380
375
0 10 20 30 40 50 60 70
TEMPERATURA
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9. 4.- Explique a que corresponden la pendiente de la recta y el corte en el eje de las
ordenadas.
La relación de la pendiente con respecto a la recta se da por medio de la Ley de
Charles y la ecuación de la recta, realizando una comparación de los datos nos
queda de la siguiente manera:
………ecuación de la recta
…………….Ley de Charles
Entonces, realizando la comparación de las variables tenemos que:
Por lo tanto la pendiente corresponde al
5.- Calcule el valor del coeficiente
teorico= = 3.66 x 10 -3
6.- calcule el valor de la temperatura cuando el volumen tiende a cero, por
extrapolación en la ecuación obtenida.
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10. 7.- Calcule el porcentaje de error obtenido comparando con los valores teóricos de
y de la temperatura absoluta.
Porcentaje de error
% Error = x100
% Error = %
Porcentaje de error temperatura
–
% Error T = x 100
% Error T =
CONSTANTE RESULTADO
m= 1.0682
b= 359.7272
r = 0.9927
exp= 0.0029
Texp= -336.7601
% Error = 20.7650%
% Error T= 23.876%
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11. CONCLUSIONES:
La practica Coeficiente de expansión de los gases, cumplió con su finalidad de determinar
el coeficiente de expansión de los gases, y el cero absoluto; ya que al tomar las medidas
de temperatura y volumen total realizamos nuestra grafica y calculamos nuestra ley física.
Durante la realización de la practica 2 titulada “Coeficientes de Expansión de los Gases”
realizamos unas serie de mediciones que involucran fricción, volumen y temperatura.
Mediciones que permiten obtener precisamente eso, el coeficiente de expansión de los
gases.
Para el desarrollo experimental nos valimos de un gas que se encuentra de mayor
abundancia en nuestro planeta y me refiero al aire, ya compuesto por nitrógeno y oxigeno.
Para el cálculo de los coeficientes tuvimos que definir el concepto de coeficiente de
expansión de los gases con ayuda de nuestro profesor.
Importante es encontrar la relación entre volumen, fricción y temperatura ya que sin ella
no sería posible el cálculo del coeficiente. Recordando la ley de charles y Gay-Lussac que
investigara la expansión térmica de los gases y encontraron un aumento lineal del
volumen con la temperatura a presión constante y cantidad fija de gas.
V=a+b*t P, Mconstantes
Transportando la ley de Gay-Lussac ha nuestro experimento realizamos las mediciones
de temperatura realizamos 42 mediciones de temperatura, volumen y desplazamiento del
gas una vez obtenidos estos datos medimos el volumen real y total de los instrumentos
utilizados, es decir, el volumen real es igual al volumen del matraz mas el volumen de
conexiones mas el volumen de la bureta siendo la suma total igual al volumen real.
Para el cálculo del coeficiente de expansión de los gases hacemos la transformación del
modelo lineal.
Y = mx + b
Siendo:
X  temperatura
Y Volumen
Y apoyándonos en el método de mínimos cuadrados obtuvimos m y b
y así una vez más esto nos permite comprobar lo que teóricamente aprendimos antes de
realizar el experimento.
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