Este documento describe un experimento para comprobar las leyes de los gases ideales de Charles, Boyle-Mariotte y Gay-Lussac. El objetivo es medir cómo varían el volumen y la presión de un gas con cambios en la temperatura y la presión. Se explican las leyes y ecuaciones relevantes y se proporcionan tablas de datos y cálculos para analizar los resultados.

1. Practica 8. “Gases ideales.”
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA
DE MEXICO.
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ARAGÓN.
Laboratorio de Termodinámica
Práctica numero 8: Gases ideales.
Alumno: Fernández Cano Veronico David Ricardo.
No. de cuenta: 41205778-6.
Grupo: lunes 4:00-5:30
Ciclo escolar: 2014-1
Fecha de realización: 21102013.
Fecha de entrega: 28/10/2013.

2. Practica 8. “Gases ideales.”
Objetivo:
Comprobar las leyes de Charles, Boyle-Mariotte y Gay-Lussac.
Actividades:
1. Comprobar la ley de charles y gay Lussac para el aire en un proceso isobárico.
2. Comprobar la ley de Boyle Mariotte para un proceso isotérmico.
3. Determinar el índice politrópico del aire.
Material y equipo:









1 soporte universal.
1 parrilla eléctrica.
2 matraz Erlen Meyer de 250 ml
Una jeringa graduada de 0 a 100 ml.
Termómetro de 0 a 150 C.
Aparato de Boyle con tubo de vidrio de .5 cm de diámetro.
1 flexómetro.
1 tramo de manguera de látex.
1 probeta de 500 ml
Aspectos teóricos:
Gas ideal: es el comportamiento que presentan aquellos gases cuyas moléculas no interactúan
entre si y se mueven aleatoriamente. En condiciones normales y en condiciones estándar, la
mayoría de los gases presentan comportamiento de gases ideales.
Ley de Charles y Gay-Lussac.
La relación entre la temperatura y el volumen fue enunciada por el científico francés J. Charles
(1746 - 1823), utilizando muchos de los experimentos realizados por J. Gay Lussac (1778 - 1823).
La ley de Charles y Gay Lussac se resume en: el volumen de una determinada cantidad de gas que
se mantiene a presión constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, que se
expresa como:

3. Practica 8. “Gases ideales.”
Y gráficamente se representa
como:
Para determinar los valores entre dos
puntos cualesquiera de la recta podemos
usar:
Los procesos que se realizan a presión
constante se denominan procesos isobáricos.
Análogamente, la presión de una determinada cantidad de gas que se mantiene a volumen
constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, que se expresa como:
Los procesos que se producen a volumen constante se denominan procesos isométricos. Para
determinar los valores entre dos estados podemos usar:
Ley de Boyle-Mariotte.
“A temperatura constante, los volúmenes de una masa gaseosa son inversamente proporcionales
a las presiones que soporta”.
Ley de Avogadro.
“Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de
presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas"
La cantidad de material se describe en función del número de moles. Esta unidad de materia se
corresponde a un número de partículas dado por la constante de Avogadro que corresponde al
número de átomos o partículas elementales en un mol de sustancia:
Por lo tanto la ley de Avogadro se puede representar como:

4. Practica 8. “Gases ideales.”
De acuerdo con la Ley de Avogadro, el volumen ocupado por un mol de cualquier gas es el mismo
a una temperatura y presión fijas. Cuando T = 0°C y P = 1 atm, este volumen es de 22.4 lt. Las
condiciones antes mencionadas, T = 0°C y P = 1 atm, se denominan condiciones estándar.
Al igual que con las otras leyes, la Ley de Avogadro sólo se cumple para un gas poco denso.
Se puede escribir como la formula que resumen a los gases ideales de la siguiente manera:
Para poner esta expresión como una igualdad, es necesario definir una constante de
proporcionalidad, que llamaremos constante molar del gas perfecto o, como se la conoce
usualmente, constante universal de los gases, simbolizada por R. El valor de R es independiente de
la naturaleza del gas, y su valor es de:
Con esta definición, llegamos a una ecuación que describe el comportamiento del gas perfecto:
Tablas de lecturas:
Tabla 8.1A
Concepto
Temperatura
del aire
Volumen
desplazado
Volumen
inicial en el
matraz
Símbolo
Unidad
Ta
ᴼ
C
1
28
Vd
cm^3
0
Vi
2
31
3
37.5
10
20
cm^3
Lecturas
4
5
48
60
6
68
7
81
8
98
30
50
60
70
40
310
Tabla 8.2A
Concepto
Altura del barómetro
Símbolo
Hb
Unidad
mmHg
Lectura
57.5

5. Practica 8. “Gases ideales.”
Concepto
Lectura
1
2
3
4
5
Tabla 8.3A
Columna de mercurio (hHg)
cm
91
86
81
76
71
Columna de aire (h)
cm
91
89
87
85.6
84.5
Memoria de cálculos:
Para calcular la presión se uso la siguiente formula de la presión absoluta,
Y se tomo en cuenta que,
Sustituyendo en la formula, las unidades que se obtienen son los pascales:
197.190418Pa
190.55101Pa
183.911602Pa
177.272194Pa
170.632786Pa
Siguiendo con el procedimiento para poder encontrar la constante de proporcionalidad se
multiplica la presión por el volumen y se observa que las unidades resultantes son las de:
Kg(m^2)/seg^2
Sustituyendo en la formula, C=PV
C=(197.190418Pa)( 0)=0
C=(190.55101Pa)( .001 )= 0.19055101 Kg(m^2)/seg^2
C=(183.911602Pa)(.002)= 0.3678232 Kg(m^2)/seg^2

6. Practica 8. “Gases ideales.”
C=(177.272194Pa)( .003)= 0.53181658 Kg(m^2)/seg^2
C=(170.632786Pa)( .004)= 0.68253114 Kg(m^2)/seg^2
Sustituyendo en la fórmula del método de los mínimos cuadrados para encontrar el valor de la
pendiente:
Se obtiene el valor de la ordenada al origen:
Tablas de resultados:
Tabla 8.1B
Concepto
Unidad
1
2
3
Resultados
4
5
6
7
8
Temperatur
a absoluta
del aire
ᴼ
K
301.1
5
304.15
310.65
321.15
333.15
341.15
354.15
371.1
5
Volumen
total
m^3
0
.001
.002
.003
.004
.005
.006
.007
Valor de la
constante
m^3/ᴼ
K
3.2879x
10^-06
6.4381
x10^06
9.3414
x10^06
1.2007
x10^05
1.4656
x10^05
1.6942
x10^05
0
1.88605

7. Practica 8. “Gases ideales.”
Tabla 8.2B
Concepto
Unidad
Resultados
1
2
3
4
5
Suma de las
alturas de
columnas
m
1.485
1.435
1.385
1.335
1.285
Volumen
total de aire
m^3
0
.001
.002
.003
.004
Constante
de
proporciona
lidad
Kg(m^2)/seg^2
0
0.19055101
0.3678232
0.53181658
0.682531
14
Numero de lectura
1
Tabla 8.3B
log(h), cm
log(hb+hHg), cm
1.959041392
1.171726454
2
1.949390007
1.156851901
3
1.939519253
1.141449773
4
1.932473765
1.125481266
5
1.926856709
1.108903128
Σy=9.70728113
Σx=5.70441252
Σx^2=6.51053101
Σxy=55.374336
n=5

8. Practica 8. “Gases ideales.”
Grafica:
Cuestionario:
1. Mencione y explique 3 ejemplos donde se aplique la ley de Boyle-Mariotte.
La aplicación de la ley de Boyle en los motores ya sea gasolina, gas o diesel se presenta en la
combustión interna, ya que en el primer tiempo ingresa aire al cilindro con un volumen y presión
(1), en el segundo tiempo se disminuye el volumen al aumentar la presión de este, de aquí en
adelante interviene un cambio de temperatura que genera una explosión y expulsa los gases con
un volumen y presión (2).
Una de las formas practicas de la ley de Boyle en los automóviles es el sistema airbag o también
llamado ACRS (Air Cushion Restraint System) el cual funciona descargado una cantidad de aire o
gas desde una cámara hacia la bolsa exterior donde podemos ver que la presión disminuye y el
volumen aumenta con una temperatura constante.

9. Practica 8. “Gases ideales.”
2. Explique en qué consiste un mecanismo centrífugo.
Mecanismo centrífugo de arranque para electromotores, que se caracteriza esencialmente por
comprender unos juegos de palancas oscilantes, articuladas por un extremo a un punto fijo del
rotor y sometidas, por el otro, a la tensión constante de sendos resortes de línea de acción variable
y ajustable por el hecho de apoyarse en brazos combinados con un mecanismo de ajuste, actuando
dichos resortes en forma centrípeta para mantener las palancas apoyadas contra un apoyo central
que posee el rotor.
3. Explique cómo se podría conservar un gas a temperatura constante durante un proceso
termodinámico.
Si la energía total del sistema da el mismo resultado, usando un medio el cual sea lo
suficientemente grande para no verse alterado en cuestión de calor por el proceso. Es decir, un
objeto que intercambie calor con tu gas pero que no se vea reducida su temperatura. (Por ejemplo,
el mar, este no se va a aumentar su temperatura promedio porque tengas un recipiente con gas en
el, pero si va a hacer que tu gas se mantenga a temperatura constante mientras lleves acabo el
proceso que te interese).
4. Explique porque se reduce la temperatura de un gas en una expansión adiabática.
Porque realiza un trabajo sobre su entorno acosta de su energía interna su temperatura
disminuirá.
5. Si es el aire caliente el que se eleva, porque esta mas frio en la cumbre que cerca del nivel
del mar.
Esta más frio porque hay menor presión conforme aumenta la altura.
6. Un globo de hule contiene un gas ligero. El globo se suelta y se eleva en la atmosfera.
Describa y explique el comportamiento térmico.
El aire caliente es más liviano por lo que tiende a subir y es por eso que los globos flotan.
7. Explique porque el calor específico a presión constante es mayor que el calor especifico a
volumen constante.
Porque para mantener el volumen constante se necesita poco calor, ya que cuando los cuerpos se
calientan se produce una dilatación y cambian su volumen.

10. Practica 8. “Gases ideales.”
Conclusiones:
En los resultados se observa según los cálculos de las diferentes alturas que son casi constantes,
pero con ligeras variaciones.
El comportamiento de los gases reales usualmente coincide con las predicciones de la ecuación de
los gases ideales con una desviación de aproximadamente ± 5% a temperatura y presión normal.
No obstante a bajas temperaturas o altas presiones, los gases reales se desvían significativamente
del comportamiento de gas ideal.
La teoría Cinética Molecular, de la cual se desprenden las ecuaciones de los gases ideales, asume
que las partículas de gas ocupan una fracción despreciable del volumen total. Además supone que
las fuerzas de atracción entre las moléculas es cero.
La primer suposición sirve a presiones bajas. Pero la valides de esta se pierde a medida que el gas
es comprimido. Por lo tanto el volumen de un gas real será mayor del esperado por la ecuación del
gas ideal.
Existen varias ecuaciones de estado, que desarrollan un cálculo para estas desviaciones, la más
utilizada es la de Johannes van der Waals esta es una ecuación capaz de ajustarse al
comportamiento de los gases reales en un más amplio intervalo de presiones:
De los calculos en la practica cabe mencionar que la tabla de logaritmos comunes y los calculos
conrespecto al metodo de los minimos cuadrados, se pudo llegar a la conclusion de que el valor
del indice politropico del aire es el valor de la ordenada al origen, según indica el marco teorico de
la practica:
Pero esta afirmación no se menciono por parte del los profesores así que esto repercute en la falta
información para llegar a conclusiones más avanzadas. Tanto en la teoría como en el laboratorio la
exposición de los temas fue nula por parte de los maestros y esto hace que las conclusiones sean
algo pobres.

11. Practica 8. “Gases ideales.”
Bibliografía:
Encyclopedia of Energy´Daniel N. Lapedes Editor en Jefe McGraw-Hill Book Company, USA 1976
Steam / ist generation and use´The Babcock & Wilcox Companythirty-ninth edition, USA 1978
Virgil Moring Faires Termodinámica´4ª edición, México, 1982
W.H. Severns, H.E. Degler, J.C. Miles La producción de energía mediante vapor, aire, o gas´Editorial
Reverte mexicana S.A., México D.F. 1991
Francis F Huang Ingeniería Termodinámica´Compañía Editorial Continental, S.A. de C.V., 2ª
Edición,México 1994
M.J. Moran, H.N. Shapiro Fundamentos de termodinámica técnica´,Editorial Reverté S.A., Tomos 1
y 2, España, 1993M.
Lucini. "Turbomáquinas de vapor y de gas", Editorial Labor, 3° Edición, Barcelona 15España.