Termometria de gases, Apuntes de Fisicoquímica

¡Descarga Termometria de gases y más Apuntes en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity!

PRÁCTICA 2. TERMOMETRÍA

DE GASES

Departamento de Biofísica - FISICOQUÍMICA I

Arcos Roa Mariana 15/03/ 3AM2 Eneida Campos Guzmán

INTRODUCCIÓN Desde el punto de vista histórico, los conceptos de calor y temperatura están a la base de la Termodinámica ( Juan Corace, 2008 ). Un atributo fundamental de la temperatura es que para cualquier cuerpo en estado de equilibrio, la temperatura puede expresarse por un número en una escala de temperaturas que se define sin referencia particular a ese cuerpo. La aplicabilidad de una escala universal de temperaturas a todos los cuerpos físicos en equilibrio es consecuencia de una Ley empírica, llamada "Ley cero de Termodinámica, según la cual, si un cuerpo está en equilibrio térmico separadamente con cada uno de otros dos cuerpos, estos dos también están en equilibrio térmico el uno con el otro ( David P. Shoemaker, Carl W. Garland, 1968 ). La Ley Cero de la Termodinámica postula que es posible medir la temperatura, es decir, que la temperatura es una propiedad. Es un hecho conocido que varias propiedades físicas de los cuerpos cambian con la temperatura. Por ejemplo, los gases, líquidos y sólidos se expanden y se contraen a medida que su temperatura aumenta o disminuye, si la presión se mantiene constante. Las variaciones de temperatura producen también cambios de otras propiedades, tales como la resistividad eléctrica de los materiales o la fuerza electromotriz entre materiales disímiles, etc. Dichas propiedades, que se encuentran entre aquellas que se aprovechan para diseñar termómetros, se denominan propiedades termométricas. EQUILIBRIO TÉRMICO La temperatura (T) es aquella propiedad que determina la capacidad de un sistema para intercambiar calor. Su unidad es el kelvin (K). Suponemos dos subsistemas A y B cerrados de paredes adiabáticas, definidos respectivamente por sus variables de equilibrio x1A, y1A, x1B, y1B, ambos independientes entre sí. Si se sustituye la pared adiabática que los separa por otra diatérmica se observa experimentalmente que se rompe el equilibrio existente y cada sistema varía su estado

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar. Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá: Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin ( educaplus.org. 2017 ).

OBJETIVOS ● Verificar la relación funcional entre la presión y temperatura para un sistema gaseoso a volumen constante. ● Aprender a calibrar un termómetro. MATERIAL Y REACTIVOS Materiales:

1. Termómetro de 0 a 100°C
2. Parrilla de calentamiento
3. 2 vasos de precipitado
4. Manómetro Reactivos:
5. Agua destilada
6. Hielo picado MÉTODOS
7. Se succionaron 10 ml de aire en la jeringa.
8. Se conectó la jeringa al manómetro casero.
9. Se puso a hervir agua en una cacerola, el volumen del agua debe de ser tal que al introducir la jeringa dentro de la cacerola, cubra la jeringa.
10. Se revisó constantemente con el termómetro de cocina la temperatura del agua que se encontraba en la parrilla, para estar saber en qué momento su temperatura alcanzaba los 95°C
11. Se retiró de la parrilla de calentamiento, se introdujo la jeringa en la cacerola y acto seguido se unió el termómetro a la jeringa.
12. Se hizo anotación de la lectura de temperatura y de ∆ℎ = ℎ₂ − ℎ₁del manómetro.
13. El paso número 6 se repitió constantemente cada vez que la temperatura disminuye 5°C, asimismo se usaron los cubitos de hielo para disminuir la temperatura del agua.
14. La lectura se detuvo hasta llegar a los -4°C.

DISCUSIÓN

De acuerdo a lo observado en la Gráfica 1 se comprueba la ley de Gay-Lussac porque mientras su temperatura aumenta la presión también, como consecuencia de su temperatura, la ley antes mencionada dice que a medida que aumenta la temperatura, las moléculas de gas se mueven más rápido, por lo que aumenta el número de colisiones con la pared, es decir, aumenta la presión, y en este caso, el tubo del manómetro tiene una pared fija y su volumen no puede cambiar. Asimismo también se notó un punto importante a mencionar que es la ley de Boyle, esto se define como un gas ideal en el que todas las colisiones entre átomos o moléculas son completamente elásticas y no hay fuerzas intermoleculares que se atraigan. En tales gases toda la energía interna está en forma de energía cinética y cualquier cambio en la energía interna va acompañada de un cambio en la temperatura. Y de acuerdo a los resultados se observa que el dato correspondiente a r²=0.9907 equivale a que un porcentaje cercano al entero que el gas sigue un comportamiento empírico de la ecuación antes mencionada, asimismo que el gas se estabiliza entre los 30°C y los 40°C. CONCLUSIONES

1. Se comprobó la ley de Gay-Lussac por lo que se determinó que a un volumen constante, a mayor temperatura aumentará la presión ejercida en el sistema.
2. En el desarrollo de la práctica se observa que efectivamente existe una relación lineal entre la presión de un volumen fijo y la temperatura, dicho que un volumen de masa fija de un gas bajo presión constante se concluye que el volumen es una función lineal de la temperatura, esto también debido a que la presión es una propiedad termométrica.
3. Se observó algo importante al mencionar que fue la dilatación del material. REFERENCIAS
4. Juan J. Corace, (2008). Temperatura y gases ideales (N.o 1). Física 2.
5. David P. Shoemaker, Carl W. Garland, (1968). Experimentos de fisicoquímica. III Gases (N.o 48). Uteha.
6. Fisicoquímica. (2014). TP Termómetro de Gas. Guía de trabajos prácticos. http://www.fiq.unl.edu.ar/termodinamica/tp_tgas.htm
7. educaplus.org. (2017). Leyes de los gases. https://www.educaplus.org/gases/ley_gaylussac.html