Este informe de laboratorio presenta los resultados de dos experimentos realizados para verificar las leyes de los gases. En el primer experimento, se estudió el proceso isotérmico para una mezcla de gases y se verificó la ley de Boyle. En el segundo experimento, se estudió el proceso isócoro y se buscó localizar el cero absoluto de temperatura. Los resultados experimentales se compararon con las teorías de los procesos termodinámicos estudiados.

1. Universidad Nacional de Ingeniería
Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería de Petróleo,
Gas Natural y Petroquímica
INFORME DE LABORATORIO
Título del Laboratorio: GASES Y LEY CERO
Curso
: FISICOQUÍMICA 1
Sección : “A”
Integrantes de Grupo:
Martel Vásquez Sandro Emilio
Pinto Herrera Piero Francisco
Ramoz Borjas Rafael Alexander
Docente
: Ing. Amador Eudocio Paulino Romero
2011
Primer Laboratorio de Físico-Química

2. Universidad Nacional de Ingeniería
GASES Y LEY CERO
OBJETIVOS
El presente laboratorio tiene como principal objetivo fortalecer nuestros
conocimientos teóricos sobre las propiedades de los gases de forma sencilla y
aplicativa.
Realizar el estudio experimental de los distintos procesos
termodinámicos como el proceso isotérmico para una mezcla de
gaseosa de aire que sufre cambios de presión y volumen manteniendo la
temperatura constante y verificar la ley de Boyle.
El otro experimento a realizar es el proceso isócorico o también
llamado isovolumétrico es un proceso termodinámico en el cual el volumen
permanece constante V=cte. esto implica que el proceso no realiza trabajo.
También, es ver como se describe el estado de un gas y como sus
propiedades dependen de la condición en que se encuentre.
Lograr localizar mediante el proceso isócoro, el cero absoluto de
temperatura.
Primer Laboratorio de Físico-Química

3. Universidad Nacional de Ingeniería
MARCO TEÓRICO
Ley de Boyle-Mariotte
La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y EdmeMariotte, es una
de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas
mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la
presión:
donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen
aumenta. Deberá cumplirse la relación:
Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para
procesos isotermos de una cierta masa de gas constante.
Ley de Charles y Gay-Lussac
La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases
ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una
presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa
Expresión algebraica
La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha
sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios.
Se expresa por la fórmula:
Además puede expresarse como:
Primer Laboratorio de Físico-Química

4. Universidad Nacional de Ingeniería
MATERIALES
Tubo
Neumometrico
Elermeyer y vaso
Líquido
manométrico
Manguera de
jebe
Primer Laboratorio de Físico-Química
Tapones
Soporte
Universal

5. Universidad Nacional de Ingeniería
MATERIALES
Recipiente para
el baño maria
Mechero
Termometro
Primer Laboratorio de Físico-Química

6. Universidad Nacional de Ingeniería
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Proceso Isotérmico:
Datos del Laboratorio:
Patm: 760mmHg
Densidad de la acetona (ρacetona): 790Kg /m3
Presión de Vapor de la acetona a 20 °C (Pvacetona20°C): 185mmHg
Gravedad (g): 9.81m/s2
Para encontrar la presión a cada altura “h” utilizamos la siguiente relación:
Pgas = Patm+ (ρacetona).(g)(h)(750x10-5)-Pvacetona20°C
Entonces la presión a una altura “h” será:
Para h=15cm
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(0.15)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg+8.7mmHg-185mmHg
Pgas=583.7mmHg
Para h=30cm
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(0.30)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg+17.42mmHg-185mmHg
Pgas=592.42mmHg
Para h=45cm
Primer Laboratorio de Físico-Química

7. Universidad Nacional de Ingeniería
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(0.45)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg+26.12mmHg-185mmHg
Pgas=601.12mmHg
Para h=-15cm
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(-0.15)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg-8.70mmHg-185mmHg
Pgas=566.3mmHg
Para h=-30cm
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(-0.30)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg-17.41mmHg-185mmHg
Pgas=557.59mmHg
Para h=-45cm
Pgas=760 mmHg+(790).(9.8).(-0.45)(750x10-5)mmHg - 185mmHg
Pgas=760 mmHg-26.12mmHg-185mmHg
Pgas=548.88mmHg
Primer Laboratorio de Físico-Química

8. Universidad Nacional de Ingeniería
Tabla del volumen del gas A respecto a cada presión
Volumen del gas A para “h=0”: 15.4ml
Altura de la ampolla
Presión del gas A
Δ de Volumen
Volumen del gas A
15
583.70mmHg
-0.3
15.1ml
30
592.42mmHg
-0.6
14.8ml
45
601.12mmHg
-0.9
14.5ml
-15
566.30mmHg
0.2
15.6ml
-30
557.59mmHg
0.5
15.9ml
-45
548.88mmHg
0.8
16.2ml
Tabla de la desviación porcentual a la media PxV
Donde la desviación porcentual se calcula como:
Desviación porcentual (%) =
Donde la Media=
=8814.957
PxV
Desviación porcentual
8813.870
-0.012
8767.816
-0.534
8716.240
-1.119
8834.280
0.219
8865.681
0.575
8891.856
0.872
Primer Laboratorio de Físico-Química

9. Universidad Nacional de Ingeniería
Grafico P vs V:
Valores P
610
600
590
580
570
560
550
540
14.4
14.6
14.8
15
15.2
Primer Laboratorio de Físico-Química
15.4
15.6
15.8
16
16.2
16.4

10. Universidad Nacional de Ingeniería
Proceso Isocórico:
Datos experimentales:
Patm: 760mmHg
Temperatura Inicial: 26°C
Volumen inicial: 15.4ml
Tabla de resultados:
Temperatura en °C
Temperatura en K
36
309
0.4ml
46
319
0.4ml
56
329
0.5ml
66
339
0.5ml
REALIZACION DE CÁLCULOS:
Considero como presión inicial = 760mmHg
Seguido calculamos:
Primer Laboratorio de Físico-Química
Variación de Volumen (ΔV)

11. Universidad Nacional de Ingeniería
VA: volumen inicial del gas A.
VB: volumen inicial del gas B(volumen del Erlenmeyer).
VTA y VTB : volumen de los gases A y B a T.
VTB = VB +∆ VTA
∆VA: cambio de volumen de A.
Dónde:
P0t= Pbt – P26ºCV =760mmHg –25.231mmHg=734.769mmHg
T°C
26
15.4ml
36
15ml
46
14.6ml
56
14.1ml
66
Pt =P0t(V0 gas A)/Vobservado del gas A
Vobservado del gas A
13.6ml
Pt =734.769x(15.4ml)/15.4 ml
=734.769mmHg
t
P =734.769x(15.4ml)/15 ml
=754.36mmHg
t
P =734.769x(15.4ml)/14.6ml
=775.030mmHg
t
P =734.769x(15.4ml)/14.1ml
=802.5136mmHg
t
P =734.769x(15.4ml)/13.6ml
=832.017mmHg
T°C
PtA
PTºCV(presión de vapor
de agua a TºC)
26
36
46
56
66
734.769mmHg
754.36mmHg
775.030mmHg
802.5136mmHg
832.017mmHg
25.231
44.613
75.749
124.01
196.39
Primer Laboratorio de Físico-Química
Pbt = PtA + PTºCV
760mmHg
798.973mmHg
850.779mmHg
926.523mmHg
1028.407mmHg

12. Universidad Nacional de Ingeniería
Ahora se realizara el cuadro donde veremos la presión del gas B húmedo siendo el volumen
constante:
VB = volumen del balón=315 ml
T°C
Pbt
∆VA
PBtv = Pbt(VB+∆VA )/ VB
26
760mmHg
0.0ml
760mmHg
36
798.973mmHg
0.4ml
799.98mmHg
46
850.779mmHg
0.4ml
851.859mmHg
56
926.523mmHg
0.5ml
927.993mmHg
66
1028.407mmHg
0.5ml
1030.039mmHg
Ahora graficamos PAtvsVAt
Presion PAt
840
820
800
780
760
740
720
13.4
13.6
13.8
14
14.2
Primer Laboratorio de Físico-Química
14.4
14.6
14.8
15
15.2
15.4
15.6

13. Universidad Nacional de Ingeniería
Ahora graficamos PBtvsVBt
Valores de T°C
1200
1000
800
600
400
200
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Del grafico, vemos que TB (ºC) varia aproximadamente linealmente con Pbt , a través de la recta
que tiene por ecuación:
y = 6,750975 x+584.47465
que al compararlo con la expresión:
P = - POβt + PO
Tenemos que:
PO = 573,2mmHg
-POβ = 6.750975
β = -6.750975/573.2=-0.011
Ahora, hallaremos el valor del cero absoluto (-273.15ºC) CON LA INVERSA DE β:
Cero absoluto en °C es = -84.906
Primer Laboratorio de Físico-Química

14. Universidad Nacional de Ingeniería
OBSERVACIONES
Proceso Isócoro:
A la temperatura de laboratorio en la que se
realizó el experimento, el aire es un gas
húmedo, ya que consta de dos fases, vapor y
gas seco.
El Erlenmeyer empleado en el proceso debe
estar completamente seco para poder iniciar el
procedimiento correspondiente.
Al momento de calentar el Erlenmeyer
debemos procurar tomar los datos de la
temperatura antes de que el agua en el vaso
precipitado llegue a su punto de ebullición.
Proceso Isotérmico:
Al elevar la altura de la ampolla de nivel, expuesta a la superficie,
la presión del agua se incrementa en el punto B por lo tanto
la presión del gas A también, por ello el volumen del gas a disminuye.
Al disminuir la altura de la ampolla de nivel, expuesta a la superficie, la presión del
agua se reduce en el punto B por lo tanto la presión
del gas A también, por ello el volumen del gas aumenta.
Primer Laboratorio de Físico-Química

15. Universidad Nacional de Ingeniería
CONCLUSIONES
El gas que utilizamos en el experimento del proceso isotérmico cumple aproximadamente
la ley de Boyle, ya que con los cálculos realizados demostramos que el producto de PxV es
aproximadamente constante.
Se puede concluir también, que el volumen de una cantidad determinada de gas (gas A)
disminuye cuando la presión aumenta.
Al analizar la gráfica TB vs. Pbt, observamos el comportamiento es aproximadamente
lineal, existiendo una relación directa entre estas variables, lo cual concluimos que a
volumen constante (volumen del balón) nuestro gas en análisis tiende a cumplir la ley de
Gay Lussac, donde apreciamos un proceso isócoro.
Se verifican los hechos experimentales realizados en el laboratorio con la
teoría de los diferentes procesos estudiados como el isotérmico eisócoro pero con un
margen de error.
Sobre los errores cometidos en las mediciones se debe tener en cuenta que ningún
instrumento es exacto por lo tanto todo tiene un error, se debería haber utilizado
instrumentos más precisos pero por el tiempo brindado no nos fue posible
hacerlo al igual que la presión de vapor diverge un poco podríamos decir que tal
vez estuvo un poco húmedo el matraz.
Primer Laboratorio de Físico-Química

16. Universidad Nacional de Ingeniería
RECOMENDACIONES
•
Tener puesto siempre los elementos de protección personal de laboratorio, en esta
práctica eran necesarios: el mandil blanco y los guantes.
•
Evitar el escape del gas A. Verificar viendo si hay variación de volumen antes del inicio del
experimento
•
No olvidar de medir el volumen del gas A al inicio
•
Medir el volumen del Erlenmeyer. Colocar el tapón y marcar en el Erlenmeyer, la parte
inferior del tapón, luego llenarlo con agua hasta aquella marca y por ultimo echar el agua
en una probeta.
•
Evitar que el Erlenmeyer este húmedo, por ello, el volumen de aire en este, debe ser
medido después de terminado el experimento.
•
Para realizar las ecuaciones, tablas, etc. las presiones deben estar en base seca, es decir,
que a las presiones de gas húmedo (aire) se le debe restar la presión de vapor (a la
temperatura en que se encuentre el sistema en ese momento).
Primer Laboratorio de Físico-Química

17. Universidad Nacional de Ingeniería
BIBLIOGRAFIA
Fundamentos de fisicoquímica, tercera edición, Samuel H. Maaron, Carl F. Prutton, págs.
15-45
Fisicoquímica, segunda edición, Gilbert W. Castellan, págs. 53-59.
Principios de química: los caminos del descubrimiento, primera edición,PeterAtkins,
Loretta Jones, pág. 131.
Primer Laboratorio de Físico-Química