M12s4PROYECTO INTEGRADOR: EXPERIMENTANDO CON LA LEYES DE LOS GASES
Experimentando
con las leyes de los gases
LA
LEY DE BOYLE
Nombre
del alumno: PAULA CASTELLANOS CARRASCO
20
DE SEPTIEMBRE DEL 2018.
Módulo
4 semana 3
PROYECTO
INTEGRADOR
Grupo
M12C3G12-052
INTRODUCCION:
Síntesis
de la ley general de los gases
LEY
DE BOYLE. –
Primeras
mediciones experimentales del comportamiento térmico de los gases realizadas
por Robert Boyle (1627-1691)
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. “A temperatura constante, el volumen de una masa gaseosa es
inversamente proporcional a la presión que se aplica”.
LEY
DEGAY-LUSSAC. -
Enunciada
por Joseph Louis Gay-Lussac a principio de 1800, en la que establecía que la relación
entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.
LEY
DE CHARLES. –
Jaques
Charles realizó en 1787 experimentos que permitieron ver que el volumen de un
gas se incremente de manera directa cuando la temperatura aumenta
La
ley de Charles representa la relación entre el volumen y la temperatura. Dice
que a presión constante el volumen que ocupe un gas siempre será directamente proporcional
a su temperatura absoluta, por lo tanto, si la temperatura aumenta el volumen también
aumentará, y viceversa.
LEY
DE AVOGADRO. –
Descrita
por Amedeo Avogadro a principios del siglo XIX.
Esta
ley establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se
mantienen constantes la temperatura y la presión de gas será considerada en moles.
He
elegido la ley de Boyle, pues se me hace interesante que en mi vida cotidiana
siempre ha existido sin percatarme de ello, por ejemplo, cuando enciendo mi
camioneta antes de salir de casa, cuando prendo la cafetera por las mañanas, al
destapar una soda, etcétera.
SUSTENTO
TEÒRICO. -
Los
gases poseen partículas con alta energía cinética, estructura desordenada y
grandes espacios entre sus partículas, lo que permite que se expandan o se
contraigan, están individualmente moviéndose continuamente, no tienen una forma
definitiva y siempre adquieren la forma del recipiente que los contiene.
Las
magnitudes de los gases son: DENSIDAD-PRESION-VOLUMEN-TEMPERATURA
DENSIDAD: Es una propiedad de toda
sustancia la cual relaciona la masa de dicha sustancia con respecto al volumen
que ocupa, es decir que la densidad es igual a masa/volumen, puede tener
unidades de gramos/mililitros o kilogramos/litros, en el caso de los gases, el
concepto se refiere a la cantidad de materia o masa que posee un objeto dentro
del espacio que ocupa.
La
densidad es una medida de cuanto material se encuentra comprimido en un espacio
determinado, es la cantidad de masa por unidad de volumen.
Cada sustancia pura o compuesta
tiene diferente densidad.
PRESIÒN: Es la fuerza ejercida de las partículas
del gas al chocar con las paredes del recipiente, se expresan en atmosferas, milímetros
de mercurio, pascal o kilo pascal, presión es igual a F/S. Llamamos presión a
la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica
P=F/S.
VOLUMEN: Es el espacio en el cual las moléculas
se mueven, está dado por el volumen del recipiente que contiene el gas, se
expresan en metros cúbicos, centímetros cúbicos, litros y mililitros. ES una
magnitud definida como el espacio que ocupan los cuerpos.
TEMPERATURA: Es el grado del movimiento de
las partículas de un sistema, se expresa en la escala Kelvin llamada también Escala
absoluta. Los gases presentan un comportamiento determinado dependiendo de las
variaciones de presión volumen y temperatura, lo que se conoce como Leyes de
los gases. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de
caliente tibio o frio que puede ser medida con un termómetro. En física se
define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un
sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. En caso de que se hubiese usado temperatura
en el experimento, la Ley de charles hubiera modificado el resultado del mismo
y hubiese generado que el globo se infle más de lo normal, ya que sus partículas
se moverían con mayor rapidez y en mayor frecuencia generando contra presión.
En el experimento entran en juego las variables PRESION-VOLUMEN Y DENSIDAD.
Cabe
mencionar que Boyle descubrió que la presión que ejerce un gas es inversamente
proporcional a su volumen a temperatura y cantidad de gas constante P= K/V →P⸱V=K
(“k” ES UNA CONSTANTE).
Por
lo tanto: P1=P2⸱P2
Lo
cual tiene como consecuencia que:
·
Si la presión aumenta el volumen disminuye.
·
Si la presión disminuye el volumen
aumenta.
¿De
dónde surge la ley?
(La ley de Boyle-Mariotte, o Ley de Boyle,
formulada independientemente por el físico químico británico y botánico francés
Edme Mariotte (1676), es una de las leyes de los gases
Que relaciona el volumen y la presión de
una cierta cantidad mantenida a temperatura constante).
Surgió en Europa en 1659, con la ayuda de
Robert Hooke, quien descubrió la ley que rige el comportamiento de los muelles,
por lo que perfeccionó la bomba de aire para hacer el vacío que se utilizó en
la minería para eliminar el agua de las galerías en las que trabajan los mineros,
mientras que Boyle en 1660 publicaba su obra llamada “La elasticidad del aire”
La cual anunciaba el descubrimiento sobre la relación entre el volumen de un
gas y su presión para que posteriormente en 1661, publicar el primer libro moderno de química de nombre “El químico escéptico”
en el que explicaba la mayoría de sus experimentos.
Fue en 1676, cuando otro físico francés de
nombre Edme Mariotte encuentra los mismos resultados de Boyle, y aclara que la relación
PV= Constante es válida si se mantiene constante la temperatura, por este
motivo la Ley de Boyle esta referenciada en muchas ocasiones como “Ley de
Boyle-Mariotte”.
¿Qué problema resuelve?
En los gases la fuerza de atracción es casi inexistente
por lo que las partículas están separadas unas de otras, se mueven muy rápidamente
y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas distancias, esto hace
que los gases no tengan una forma definida adoptando al recipiente que los
contienen.
¿Cuál es su fórmula?
La Ley dice que el volumen es inversamente
proporcional, a la presión: PV=K/, donde K/, es constante si la temperatura y
la masa del gas permanecen constantes, más, sin embargo, cuando la presión aumenta
el volumen disminuye y si la presión disminuye el volumen aumenta.
Mientras que el valor constante de la constante
K no es necesario saberlo para poder hacer uso de esta ley manteniendo la
constante de la cantidad de gas y la temperatura deberá cumplirse la relación.
P1V1=P2V2
MATERIALES:
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Material
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Imagen
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Botella de plástico
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Globo
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Procedimiento:
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Descripción del experimento
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imagen
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Coloqué el globo cuidadosamente
para no romperlo en la parte superior de la botella
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Como podemos observar el globo se encuentra
en estado de flacidez.
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Ejercí poca presión sobre la
botella haciendo que el globo quedara e forma rígida.
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Ejercí mayor presión sobre la
botella y el globo se elevó a un tamaño considerable, debido a que al hacer presión
de la botella disminuye el volumen del envase aumentando la presión de aire
dentro del globo.
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Al
disminuir la presión sobre la botella el globo regreso a sus estado flácido
y la botella recuperó el aire que impulso hacia el globo.
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Para
realizar este experimento no fue necesario utilizar medidas de seguridad ya que
no utilice ningún objeto o temperatura ni gases inflamables, asi que no afectaría
mi integridad física.
RESULTADOS
OBTENIDOS:
Al
hacer presión sobre la botella disminuyo el volumen del envase y aumentó la presión
del aire.
La
presión ejercida desde la botella permitió al globo inflarse debido a que el
volumen del aire que estaba en la botella se desplazara hacia el interior del
globo.
Este
experimento confirma que la ley de Boyle explica que el gas encerrado en un
recipiente es inversamente proporcional al volumen.
Entendiendo
la ley de Boyle-Mariotte. - El comportamiento de un gas va a depender de la relación
que exista entre los tres factores importantes los cuales son: VOLUMEN, PRESION
Y TEMPERATURA. Si la temperatura permanece constante el volumen de una masa
gaseosa es inversamente proporcional a la presión que se le aplica.
De
acuerdo a lo anterior se establece de esta manera matemáticamente los
resultados:
Vx
¹p
Despejando
para que nos quede la unidad en el miembro derecho obtenemos:
PVx1
Introduciendo
la constante de proporcionalidad quedaría asi:
PV=K
Podemos
observar los cambios que experimenta un gas comúnmente se hace en un estado inicial
y final por lo que la expresión matemática o la fórmula de Boyle quedaría asi:
P1V1=P2V2
Donde
P1=Presión
inicial
V1=
volumen inicial
P2=
Presión inicial
P2=
presión final
La
ley de Boyle-Mariotte, nos da a entender que si la presión aumenta el volumen
disminuye, y si la presión disminuye el volumen aumenta.
CONCLUSIONES:
En
este proyecto, realizando el experimento, he aprendido a que la presión de un
gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del
recipiente siempre y cuando la temperatura sea constante. Lo veo casi a diario
y no me había detenido a observar el porqué de las burbujas al abrir una lata
de soda a temperatura ambiente obviamente está caliente y tiende a subir el
volumen a que cuando esta fría y ha sido agitada.
Como
claro ejemplo al realizar mi experimento con un globo y una botella, haciendo presión
en ella el aire tiende a buscar salida y en este caso entro en el globo,
quedando sin volumen la botella ejerciendo presión de aire dentro del globo y
elevando su volumen.
Cabe
mencionar que cuando el volumen disminuye la distancia que tienen que recorrer
las partículas es menor, por lo tanto, se producen más choques en cada unidad
de tiempo ya que aumenta la presión.
Boyle
descubrió en sus experimentos que, si la cantidad de gas y la temperatura
permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene
el mismo valor.
BIBLIOGRAFIA:
INCLUYENDO LOS RECURSOS QUE NOS FACILITA PREPA EN LINEA-SEP.
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