GASES

0.
1.
2.
3.
4.
4.
5.
6.
7.
Ideas previas.
Los gases pesan. Los gases ejercen presión.
Presión atmosférica. Experiencia de Torricelli.Aplicaciones.
Leyes de los gases perfectos.
Principio Fundamental de la Hidrostática aplicado a gases .
Principio de Arquímedes aplicado a gases. Flotación.
Metereología.
Ejercicios.
Recopilación teórica.
2
! ' (
!
)
!!
!!
Comprobar que el aire pesa.
"# $
"# $
*
+ ,- .
Balanza, globo, caja de cartón, pinza de la ropa, aire.
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% #
.
&%
/0. + 0
(
1
0 /( .
0
#
a) Pesa el globo vacio con la pinza en la caja de cartón:
&%
#
2 m (vacio).= . + )
.
/
.
(
1
b) *Infla
3) el
24globo obturado con la pinza y pésalo dentro de la caja:
m ( lleno)=
+2
5.
. . + +1- (
.
/6 7 . (
1
( .
c) Calcula el peso del aire encerrado en el globo.
* 3.. 24
2
. -.
Conclusión:
.
( .
(
. . +
1-
¿A qué se debe el ruido que se oye cuando abrimos un bote de mermelada envasada al vacío?
2-
¿Por qué en los aviones no se pueden abrir las ventanillas?
3
' (
)
!
'
1-
¿A qué se debe el ruido que se oye cuando abrimos un bote de mermelada envasada al vacío?
2-
¿Por qué en los aviones no se pueden abrir las ventanillas?
3- ¿Dónde existirá mayor presión , en una montaña a 1500 m de altitud o en una playa de Alicante?
4- Explica el hecho de sorber un líquido de un vaso mediante una pajita. ¿Conoces algún otro hecho
relacionado con este fenómeno?
5- En el folleto de un automóvil leemos, entre otros datos: “Presión de los neumáticos delanteros
1,8 Kilos; presión de los neumáticos traseros, 2 Kilos. La presión debe medirse antes de recorrer
grandes distancias” Explica qué parte de esta información es correcta y qué no es correcto
56
!!
"# $
Comprobar que el aire pesa.
Balanza, globo, caja de cartón, pinza de la ropa, aire.
% #
&%
#
a) Pesa el globo vacíio con la pinza en la caja de cartón:
m (vacíio)=
b) Infla el globo obturado con la pinza y pésalo dentro de la caja:
m ( lleno)=
c) Calcula el peso del aire encerrado en el globo.
Conclusión:
57
!
"# $
Construir un modelo básico de propulsión a chorro.
Hilo de nylon, esparadrapo, globo, cubierta de bolígrafo de plástico.
% #
&%
#
a) Realiza el siguiente montaje, colocando el hilo
de nylon de un extremo a otro de la habitación,
lo más tenso posible y en posición ascendente.
b) Colocando el globo en el extremo inferior del hilo
ínflalo lo más posible y suéltalo rápidamente.
c) ¿Qué has observado?.
d) Indica mediante flechas en el dibujo el movimiento del globo y el del aire al salir de
él.
Explicación:
El aire encerrado en el globo está a mayor presión que el aire exterior por lo
que al soltar el globo escapa. El chorro de aire que sale presiona al de fuera
y provoca que el globo avance.
58
!
"# $
Comprobar que los gases ejercen presión
Tubo de ensayo de 2,5 cm de diámetro, folio de papel, agua.
% #
&%
#
a) Corta un cuadrado de papel de 4cm de lado.
b) Llena de agua el tubo de ensayo hasta el borde y tápalo con el papel.
c) Inviértelo con cuidado , sujetando el papel con la mano , encima de un barreño o la
pila y cuando esté vertical retira la mano.
d) ¿Qué observas?
e) Haz un dibujo de lo que has observado.
Conclusión:
59
!8
Comprobar que los gases ejercen presión.
"# $
% #
Erlenmeyer , tapón de goma con dos orificios, varilla de vidrio maciza, embudo , agua
( coloreada).
&%
#
a) Realiza el siguiente montaje
A
b) Echa agua por el embudo e indica lo que pasa.
c) Introduce la varilla de vidrio en el orificio A,
comprobando que queda bien ajustada.
d) Echa agua por el embudo, e indica lo que pasa
e) Justifica teóricamente lo que ha sucedido
Conclusión:
g) Infla el globo obturado con la pinza y pésalo dentro de la caja:
m ( lleno)=
60
!9
Comprobar que los gases ejercen presión.
"# $
Cristalizador, vaso de cristal alargado, vela, agua, plastilina.
% #
&%
#
a) Sujeta la vela al fondo del cristalizador con plastilina.
b) Pon agua en el cristalizador hasta un nivel de aproximadamente 2 cm.
c) Coloca el vaso invertido sobre la vela
d) Haz un dibujo del montaje
e) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera del vaso? ¿ A qué creées que se debe?
f) Realiza el mismo experimento , pero encendiendo la vela antes de tapar con el vaso.
g) ¿ Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera del vaso? ¿ A qué creées que es
debido?
Conclusión:
61
1* 57
:
( #
..
.
Todos los seres vivos terrestres estamos inmersos en un gas , el aire , que nos permite respirar y
movernos. Se trata de una mezcla de varios gases , principalmente nitrógeno y oxígeno. La atmósfera
es la masa de aire que rodea a la Tierra , a causa de su peso produce una presión sobre todos los
cuerpos colocados en su interior (P=d.g.h donde la densidad de la atmósfera disminuye con la altura),
que se transmite en todas direcciones, esta presión se denomina presión atmosférica. Por lo tanto ,
estamos sometidos constantemente al efecto de dicha presión , debida al peso de la columna de aire
que tenemos sobre nosotros. Nuestros órganos están adaptados a esta presión y la soportan sin
ttrannstorrornnos.
!
Comprobar que existe la presión atmosférica.
"# $
Botella de plástico transparente, cristalizador, agua coloreada .
% #
&%
#
a) Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
b) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella
por debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
c) ¿Qué es lo que se observa?
d) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué creées que es
debido?
Conclusión:
62
#
1* 57
:
( #
..
.
!
"
#
$
"
$
#
%
#
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2
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:
Echa agua en el cristalizador
hasta alcanzar una altura)#8
de4unos
()#*
; 7 cm.
&!
#
#
f) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella
por debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
g) !¿Qué es lo que se observa?
"
(
&%
<
"
!
84
#
=
#
$
#
$
>
#
h) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué crées que es
$
"
debido?
63
#
1* 57
:
?
( #
..
.
#
+
$
@
Puesto que la presión atmosférica tiene que equilibrar a la de
la columna de mercurio, aplicando el Principio fundamental
de la Hidrostática :
P=d.g.h densidad del mercurio (d) =13600Kg/m3
altura de la columna de mercurio=0,76m
76 cm
P=13600 x 9,8 x 0,76= 101300 Pa
A esta presión se le denomina atmósfera:
1 atm= 760 mmHg = 101300 Pa
a) Busca en el texto la explicación del funcionamiento de la bomba aspirante antes de
Torricelli. ¿ Por qué no se puede considerar una teoría científica?
!
"
# hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
i) Echa agua en el cristalizador
$ la boca de la botella
Llena la
botella
aguael, experimento
tápala!con la de
mano e inviértela. Coloca
b) j)Resume
a partir
deldetexto
%
&
'( ) Torricelli
y retira la mano.
% por debajo del nivel
# del agua del cristalizador
&
'(
k) ¿Qué es lo que se observa? !
%
+
'(
&
'(
* !
%
,
c) Explica el funcionamiento de- la bomba
de vacíio aplicando el Principio de Torricelli
.
*
l) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué crées que es
/
0
%
0
/
debido?
!
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64
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A
#
@
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A
#
@
Hasta los 2000m de altura se cumple, aproximadamente, que por cada 10 m de ascenso la presión
disminuye 1 mmHg. La presión atmosférica al nivel del mar (altura cero) es 760mmHg.
P
mmHg
760
677
600
500
468
177
152
116
h
Km
0
1
2
3
4
11
12
14
1* 57
:
( #
..
.
Todos los seres vivos terrestres estamos inmersos en un gas , el aire , que nos permite respirar y
movernos. Se trata de una mezcla de varios gases , principalmente nitrógeno y oxígeno. La atmósfera es la
masa de aire que rodea a la Tierra , a causa de su peso produce una presión sobre todos los cuerpos
colocados en su interior, que se transmite en todas direcciones, esta presión se denomina presión
atmosférica. Por lo tanto , estamos sometidos constantemente al efecto de dicha presión , debida al peso de
la columna de aire que tenemos sobre nosotros. Nuestros órganos están adaptados a esta presión y la
soportan sin transtrornos.
BOMBA
DE VACIO
!
"# $
Comprobar que existe la presión atmosférica.
Botella de plástico transparente,cristalizador, agua coloreada .
% #
&%
#
a) Según el método científico , cuando hay dos teorías para explicar un mismo fenómeno
65
#
1* 57
:
( #
..
.
Todos los seres vivos terrestres estamos inmersos en un gas , el aire , que nos permite respirar y
movernos. Se trata de una mezcla de varios gases , principalmente nitrógeno y oxígeno. La atmósfera
es la masa de aire que rodea a la Tierra , a causa de su peso produce una presión sobre todos los
cuerpos colocados en su interior, que se transmite en todas direcciones, esta presión se denomina
presión atmosférica. Por lo tanto , estamos sometidos constantemente al efecto de dicha presión ,
debida al peso de la columna de aire que tenemos sobre nosotros. Nuestros órganos están adaptados
a esta presión y la soportan sin transtrornos.
!
"# $
Comprobar que existe la presión atmosférica.
Botella de plástico transparente,cristalizador, agua coloreada .
% #
&%
#
Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
c) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella por
debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
¿Qué es lo que se observa?
d) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué crées que es debido?
66
A
D
%
"
9 (4*7#
3
+
$
B
2
C#
$
=
"
%
5
E
$
#
67
.
( .
#$& & !
( #
$
"
..
68
69
APARATOS
1*QUE57MIDEN LA
: PRESIÓN ( #
..
.
muchos
aparatos para
medirinmersos
la presión
se dividen
dosnos
categorías,
los
TodosExisten
los seres
vivos terrestres
estamos
enque
un gas
, el aireen
, que
permite respirar
y
barómetros
y los
Lavarios
diferencia
existe entre el nitrógeno
barómetroy yoxígeno.
el manómetro
movernos.
Se trata
demanómetros.
una mezcla de
gasesque
, principalmente
La atmósfera
que
el rodea
primeroa mide
la presión
de la
libre, mientras
que elsobre
segundo
es laconsiste
masa deen
aire
que
la Tierra
, a causa
deatmósfera
su peso produce
una presión
todos los
sirvecolocados
para determinar
la presión
fluiído contenido
en un espacio
cerrado.
cuerpos
en su interior,
quede
seun
transmite
en todas direcciones,
esta
presión se denomina
presión atmosférica. Por lo tanto , estamos sometidos constantemente al efecto de dicha presión ,
Barómetros:
barómetros
sonque
fundamentalmente
de dos tipos,
de mercurio
metálicos.
debida
al peso de laLos
columna
de aire
tenemos sobre nosotros.
Nuestros
órganosyestán
adaptados
a esta presión y la soportan sin transtrornos.
Los barómetros de mercurio se basan en la experiencia
!
de Torricelli, consisten en un tubo vertical de vidrio, cerrado
en su parte superior, y cuya parte inferior está en contacto
con
cubeta queque
contiene
"# $ unaComprobar
existe mercurio.
la presión atmosférica.
Como en el experimento de Torricelli, el tubo se llena
da la vuelta;
son aparatos muy agua coloreada .
% # previamente
Botellay se
de le
plástico
transparente,cristalizador,
exactos pero frágiles y difíciles de transportar.
800
700
600
H
&%
#
Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
g) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella por
debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
¿Qué es lo que se observa?
Los barómetros metálicos se basan en una caja metálica deformable que al ser presionada
por la atmósfera cambia de forma y mueve una aguja indicadora encargada de medir la
presión. El instrumento se gradúa con un barómetro de mercurio.
h) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué crées que es debido?
vacio
70
1* 57
:
( #
..
.
Manómetros: También existen dos tipos de manómetros, los manómetros de líquidos y los
metálicos.
Todos
los seres vivos terrestres estamos inmersos en un gas , el aire , que nos permite respirar y
Los manómetros
de mezcla
líquidosde
consisten
un un,tubo
en U, que puede
estar
abierto o La
no atmósfera
por la
movernos.
Se trata de una
varios gases
principalmente
nitrógeno
y oxígeno.
parte
superior,
relleno
de
un
líquido,
normalmente
agua
o
mercurio.
Cuándo
está
es la masa de aire que rodea a la Tierra , a causa de su peso produce una presión sobre todos los
desconectadto
el nivel
en lasque
dos se
ramas
es el mismo,
conectar una
de presión
sus ramas
al gas
cuerpos
colocados en
su interior,
transmite
en todasAldirecciones,
esta
se denomina
cuya
presión
se
quiere
medir,
los
niveles
de
líquido
en
las
dos
ramas
se
descompensan,
presión atmosférica. Por lo tanto , estamos sometidos constantemente al efecto de dicha presión ,
siendo
porde
tanto
la diferencia
de que
presión:
debida
al peso
la columna
de aire
tenemos sobre nosotros. Nuestros órganos están adaptados
a esta presión y la soportan sin transtrornos.
P = h.dlíquido.g
Si el manómetro es de rama cerrada, esa presión
!
hidrostática es la presión del gas, y si es de rama
libre, se tendrá que sumar o restar la presión
sobre ella
sumarlasipresión
la presión
del
"atmosférica
# $ Comprobar
que (existe
atmosférica.
Vacio
gas es inferior a la atmosférica y restar esta de l
presión transparente,cristalizador,
del gas es superior a
% # a atmosférica
Botellasidelaplástico
agua coloreada .
la de la atmósfera). También hay que tener en
cuenta como es el recipiente que contiene al gas.
h
Si &las%paredes
# de este son rígidas habrá que actuar
Gas
como se acaba de indicar, pero si las paredes del
recipiente
móviles ( hasta
un globo
por ejemplo)
, lade unos 7 cm.
Echa agua en elson
cristalizador
alcanzar
una altura
presión hidrostática es la del gas encerrado, ya
que la presión atmosférica también actúa sobre
i) Llena
la botella
de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella por
las paredes
del recipiente.
debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
¿Qué es lo que se observa?
El funcionamiento de los manómetros metálicos se basa en la elasticidad de los metales.
Consisten en un tubo metálico curvo que disminuye su deformación al ser conectado al gas
debido a la presión de este. Al disminuir la deformación se mueve una aguja que indica la
presión del fluiído. Estos se gradúan mediante un manómetro de líquido, y son menos exactos
que estos pero de mayor comodidad.
j) ¿Cómo es el nivel del líquido dentro y fuera de la botella ¿ A qué crées que es debido?
GAS
71
6 ( .
5
1
&
#
!
"# $ Deducir la relación entre la presión y el volumen en un gas cuando la temperatura
permanece constante.
% #
Jeringuilla de cristal de 10 ml , manómetro de líquidos Phywe, tetracloruro de carbono, tubo
de goma, vaselina.
&%
#
Realiza el siguiente montaje
Para ajustar el volumen inicial del gas se introduce un hilo fino
1* 57
:
( #
..
junto con el émbolo en la jeringuilla. Cuando las dos ramas del
manómetro están al mismo nivel ( ∆h0=0), se saca el hilo
lentamente.
.
Anota el volumen inicial que marca la jeringuilla.
V 0=
ml
Presiona el émbolo hasta que el volumen disminuya 0,2 ml
Anota el volumen que
marca la jeringuilla
V 1=
ml
Anota ∆h entre las ramas
∆h1=
mmHg
Repite la operación hasta conseguir unas 10 medidas de V y de ∆h ,completando la siguiente tabla.
m) Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
n) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella
por debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
72
&
$
3*.2
∆;
3**2
1* 57
:
( #
Como la presión en el interior de un fluido
es:Aplicando el Principio Fundamental de la
Hidrostática
P=d.g.∆h
d (CCl4)= 1594 Kg/m3
$
3* 2
!<$
3* = 2
∆;
3*2
3 2
$
*
a)
Representa gráficamente P (Pa) frente a V (m3)
73
..
.
#
&
#
b) Representa gráficamente P(Pa) frente a 1/V 2. Presión atmosférica. (m -3)Experiencia de
Torricelli. Aplicaciones
Conclusión:
Esto significa que estas dos magnitudes son.......
Esta Ley se conoce como Ley de Boyle-Mariotte.
c) Teniendo en cuenta la forma de estas gráficas ¿Qué relación existe entre las variables P y V
74
#$& & !
> &
& y gases es que los primeros son prácticamente
La diferencia fundamental
entre# líquidos
incompresibles, mientras que los segundos lo son mucho.
Un aparato
de gases
se utiliza
estudiar cuantitativamente
las diferentes relaciones entre P ,
Con
la siguiente
actividad
vamospara
a comprobar
la Ley de Boyle-Mariotte.
V y T para un gas.
Los datos de la siguiente tabla han sido obtenidos experimentalmente utilizando un aparato de gases.
El dispositivo consta de dos tubos de cristal ( ramas)
1
unidos entre sí por la parte inferior por un tubo de goma
1* 57
:
( #
..
.
relleno de mercurio.
Las ramas están situadas sobre una regla graduada y la
B es móvil.
En la figura, 1 y 2 representan llaves. La llave 1 permite
dejar encerrado en la rama A ( también graduada) una
cantidad de gas. Si la llave está abierta, la presión que
actúa sobre el mercurio es la presión atmosférica.
El recipiente de cristal, con la llave 2 puede contener agua
a distintas temperaturas, que varíe la temperatura del gas
encerrado en la rama A.
A
B
2
Para estudiar la relación Presión- volumen de un gas
cuando la temperatura permanece constante
( a temperatura ambiente) basta con encerrar una cantidad
de gas en la rama A, y variar la presión que se ejerce
sobre él moviendo la rama B ( presión hidrostática)
y) Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
z) Llena la botella de agua , tápala con la mano e inviértela. Coloca la boca de la botella
por debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
aa) ¿Qué es lo que se observa?
75
# $ & & ! 3 .1
1 )2
#
La diferencia fundamental entre líquidos y gases es que los primeros son prácticamente
incompresibles, mientras que los segundos lo son mucho.
Con la siguiente actividad vamos a comprobar la Ley de Boyle-Mariotte.
Los datos de la siguiente tabla han sido obtenidos experimentalmente utilizando un aparato de gases.
a) Completa la siguiente tabla
)
3*.2
$
3.2
24,4
22
20,8
20,2
19,4
∆;
3**? 2
4 '@ ∆ ;
3**? 2
3 1*2
0
76
121
142
183
1* 57
:
( #
..
b) Observando la tabla ¿ qué puedes deducir de ella?
c) Representa P(atm) frente a V(l)
d) Representa P(atm) frente a 1/V(1/l)
76
.
!<$
3!<.2
$
3 1* .2
Conclusión: La relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura
permanece constante es :
Esto significa que estas dos magnitudes son.......
Esta es la Ley de Boyle-Mariotte.
77
&
#
"# $ Deducir la relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen
1* 57
:
( #
..
.
permanece constante.
% # a) Utilizando
Aparato de
de precipitados,
rejilla, soporte, nuez, aro, agua,
el gases,
aparatovaso
de gases,
encerrar mechero,
una
termómetro.
cantidad
de gas en la rama A.
&%
#
Vgas=
El nivel de mercurio en las dos ramas es el mismo,
luego la presión que actúa sobre el gas es la presión
atmosférica.
( Lee la presión atmosférica en el barómetro del
laboratorio)
P0=
b) Calienta agua en un vaso de precipitados hasta
una temperatura de 80ºC y rellena el recipiente de
cristal del aparato de gases con ese agua.
Mide la temperatura:
1
A
B
2
T1 =
c) El nivel de mercurio en las ramas quedará desnivelado, mueve la rama B hasta que el
volumen del gas en la rama A coincida con el inicial, ya que en esta experiencia el
volumen debe permanecer constante. Anota la diferencia de nivel entre las ramas de
mercurio.
∆h1 =
d)
Abriendo la llave 2 del aparato de gases retira unos 100ml de agua y relléenaálo con agua
fríia. Mide la temperatura :
T2 =
e) El nivel de mercurio en las ramas quedará desnivelado, mueve la rama B hasta que el
volumen del gas en la rama A coincida con el inicial, ya que en esta experiencia el
volumen debe permanecer constante. Anota la diferencia de nivel entre las ramas de
mercurio.
78
&
1* 57
T (ºC)
T (K)
:
∆h (mmHg)
( #
..
P = P0 + ∆h (mmHg)
.
P (atm)
P / T (atm/K)
g) Observando la tabla ¿ qué puedes deducir de ella?
h) h) Representa P(atm) frente a T(K)
T(K)
Conclusión: La relación entre la presión y la temperatura de un gas a volumen constante
es:
Esto significa que estas dos magnitudes son.......
Esta es la Ley de Charles-Gay-Lussac
79
#
&
"# $ Deducir la relación entre el volumen y la temperatura de un gas cuando la presión
permanece constante.
% #
Matraz de fondo redondo, dos tubos en U, tubo de goma, tapón de goma con un orificio,
vaso de precipitados grande, mechero, soporte, rejilla, aro, nuez, mercurio.
&% #
a) Realiza un montaje como el de la figura.
b) Enciende el mechero y calienta suavemente el agua,
sin perder de vista la gota de mercurio.
c) ¿Qué observas?
d) ¿Cuál puede ser la explicación?
Conclusión: Al aumentar la temperatura el volumen del gas........
1* 57
:
( #
..
.
La Ley de Gay-Lussac dice que, a presión constante , el volumen y la temperatura de
un gas son directamente proporcionales: V= constantex T
80
#
83
!=
;
#
2
"# $ Comprobar la relación entre el volumen y la temperatura de un gas cuando la presión
permanece constante.
Cubierta de bolígrafo de plástico, botellita de cristal, agua, plastilina, cazo.
% #
&% #
a) Echa un poco de agua en la botellita e introduce la cubierta del bolígrafo hasta el agua.
b) Utiliza la plastilina para taponar muy bien la boca de la botellita , a la vez que sujetas la
cubierta del bolígrafo ( cuida que el pequeño orificio lateral de la cubierta del bolígrafo
quede también taponado).
c) Calienta agua en el cazo hasta que hierva. Deja de calentar e introduce la botellita y observa
lo que sucede.
d) Haz un dibujo de la experiencia.
e) Intenta explicar lo que ha ocurrido.
93
=
;
2
"# $ Comprobar la relación entre el volumen y la temperatura de un gas cuando la presión
permanece constante.
Frasco de vidrio pequeño, globo, congelador, cazo, agua.
% #
&%
#
a) Ajusta el globo a la boca del frasco de vidrio e introdúcelo en el congelador.
b) Pasados unos diez minutos sáacaálo del congelador. ¿Qué observas?
c) Pon a calentar agua en un cazo hasta que hierva. Apaga el fuego e introduce el frasco con el
globo en el agua. ¿Qué observas ahora?
d) Intenta explicar lo que ha ocurrido.
Conclusión:
1*
57
:
( #
..
81
.
-
( .
5
1
Ley de boyle-Mariotte:
Si la temperatura
un gas :
1* de57
permanece constante, su
presión y volumen son
inversamente proporcionales:
Ley de Charles-GayLussac: ( #
..
.
Si el volumen de un gas
permanece constante, su
presión y temperatura son
directamente proporcionales:
Ley de Gay-Lussac:
Si la presión de un gas
permanece constante , su
volumen y temperatura son
directamente proporcionales:
T=cte
V = cte
P = cte
P
P.V = cte
= cte
T
P1
P1.V1 = P2.V2
T1
=
V
T
P2
V1
T2
T1
= cte
=
V2
T2
Ley de Clapeyron
Si ninguna de las variables P, V y T permanece constante, combinando las ecuaciones
anteriores, se deduce una expresión que relaciona estas tres variables:
P.V
T
P1 .V1
= cte
T1
=
P2 .V2
T2
Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
82
8
(
,-A* (
1* 57
:
.
#
(
( #
..
.
El Principio de Arquímedes también se cumple en los gases y por tanto , en el aire que
constituye la atmósfera. Así , cualquier cuerpo sumergido en el aire sufre un empuje
vertical y hacia arriba igual al peso del aire desalojado:
E = daire .g .Vcuerpo sumergido
# $ & & 8!
Comparando el Principio de Arquímedes en líquidos y gases.
1
2
a)
Dibuja las fuerzas que actúuan sobre
los cuerpos de la figura 1.
Dibuja las fuerzas que actúuan sobre
los cuerpos de la figura 2.
b)
Indica cuales se hunden y cuales flotan
Indica cuales se hunden y cuales flotan
83
1* 57
:
( #
..
#
.
# $ & &8
Imagínate que rellenas distintos globos con los gases que se indican a continuación.
¿Qué pasaría si los soltaras?. ¿Flotaríian?.
daire=1292,9 Kg/m3 en condiciones normales.
gas
dgas en condiciones normales
helio
178,4
argón
1783,7
hidrógeno
89,8
butano
2673,0
monóxido de carbono
1250,4
Razona por qué unos flotan y otros no:
84
¿flota?
#
8!
"# $ Observar los movimientos de las masas de aire dependiendo de su temperatura.
Tapón de corcho, aguja, espiral de cartulina, pinza, soporte, nuez, mechero.
% #
&%
#
a) Realiza el siguiente montaje:
b) Describe qué sucede
c) ¿Hacia donde va el aire caliente?
d) Explica, aplicando el principio de Arquímedes, este fenómeno.
1* 57
:
( #
..
85
.
1* 57
# $ & &8 $
:
( #
..
.
. +
Vamos a iniciar nuestro viaje en globo. Antes de ponernos en marcha comprobamos que los
sacos de arena ( lastre ) están en su sitio , y la bombona de gas está llena.
Justifica, con lo que sabes, lo que está ocurriendo en cada viñeta:
86
#
1* 57
9% 1
.
:
( #
..
.
A
Los distintos fenómenos meteorológicos que componen el “tiempo” tienen como escenario la
atmósfera. La mayor parte de los cambios de tiempo ocurren en la Troposfera, capa inferior de la
atmósfera, que es la parte más activa en la que el aire está en continuo movimiento.
La atmósfera se desplaza debido a las masas de aire calientes y frías. El aire caliente es menos
denso que él frío y asciende provocando una zona de bajas presiones. Este “hueco” lo llenan las
masas de aire de las zonas vecinas. El aire frío desciende al ir aumentando su densidad y al llegar a la
superficie crea una zona de altas presiones y se dispersa . Donde se eleva aire caliente se dice que la
atmósfera es inestable, donde desciende el aire frío la atmósfera es más estable. Como los demás
fluiídos, el aire tiende a un estado en el que todas las zonas que se hallen a la misma altitud tengan
igual presión (P=d.g.h sabiendo que en los gases d no es constante); la consecuencia es que el aire
fluye de las zonas de altas presiones a las de bajas presiones. Los climas del mundo resultan de la
natural tendencia de la troposfera a igualar temperaturas y presiones.
Tras la invención de los primeros barómeros estos se utilizaron de forma casi inmediata para predecir
el tiempo. Si se considera la presión de 1013mb como la normal a nivel del mar, se observa que sobre
la Tierra hay zonas donde predominan presiones superiores a ésta (altas), y otras zonas donde lo
normal son presiones inferiores (bajas). Los valores de las presiones a nivel del mar se representan en
los mapas del tiempo trazándose las isobaras ( líneas que unen puntos de igual presión), obteniéndose
una imagen del campo de presiones en el que se aprecian una serie de figuras isobáricas. Los más
importantes son los anticiclones o zonas de altas presiones y los ciclones o borrascas que constituyen
zonas de bajas presiones. Del análisis de los mapas de presión se puede obtener una valiosa
información sobre la atmósfera en su conjunto, siendo posible deducir su comportamiento futuro.
87
1* 57
:
( #
..
.
Los desplazamientos de aire de unas zonas a otras, debido a las diferencias de presión, es lo que
nosotros denominamos viento. Este no sigue una trayectoria rectilínea, como cabría esperar, sino
espiral. Esto se debe al movimiento de rotación de la Tierra sobre si misma que introduce un factor
denominado aceleración de Coriolis. Debido a lo anterior, la trayectoria del viento es casi paralela a las
líneas de isobaras, aunque cruzándolas ligeramente, y girando en el sentido de las agujas del reloj en
los anticiclones y en su contra en las borrascas para el hemisferio norte; en el hemisferio sur ocurre
justamente al contrario. El viento va, pues, de las altas a las bajas presiones, siguiendo trayectorias
elípticas excéntricas en los anticiclones y concéntricas en las borrascas.
Las masas de aire se pueden describir como cuerpos bastante extensos ( escala continental) de aire
con propiedades físicas ( temperatura y humedad) relativamente uniformes, es decir, que los valores
de presión y temperatura en sus distintos puntos no sufren grandes cambios. Las grandes masas de
aire no se mezclan, sino que están separadas por superficies de discontinuidad. El choque entre dos
masas de aire de distinto origen y características originan un frente. La superficie de contacto del frente
es siempre inclinada porque el aire frío es más denso y tiende a acuñarse debajo del cálido. En esta
superficie se forman grandes ondas, cada una de las cuales corresponde a una borrasca. En la zona
del frente donde se producen estas ondas se originan ascensiones de aire que producen
precipitaciones.
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1* 57
:
( #
..
.
#
# $ & & 9!
En un mapa del tiempo atmosférico, observamos que sobre la península Ibérica hay colocado
una figura isobárica que indica 996mb y que sobre el norte de las islas Británicas hay otra figura
que señala 1032 mb. a) Indica en que zona hay una borrasca y en cual un anticiclón. B) ¿En qué
zona el tiempo es estable y en cual inestable? ¿Por qué?
# $ & &9
Señala las características de las borrascas y los anticiclones. Incluye el tiempo atmosférico que
acostumbra a acompañarlas.
# $ & &9
En el siguiente mapa meteorológico pinta de azul los frentes cálidos y de rojo los frentes fríos.
# $ & & 98
En los siguientes mapas del tiempo:
a) Pinta en azul las zonas de anticiclón y en rojo las zonas de borrasca.
Dibuja con flechas las direcciones del viento
89
1* 57
:
( #
..
.
#
B
1-
Se construye un barómetro con un líquido, y cuando la presión atmosférica es de una
atmósfera sube hasta una altura de 5,85m. ¿Qué densidad tiene el líquido?
2-
Si construimos un barómetro con agua en lugar de mercurio, ¿A qué altura ascenderá esta si
lo colocamos al nivel del mar?
3-
Un vaso de 4 cm de radio se llena de agua, y después de taparlo con una hoja se invierte. a)
Calcula la fuerza que impide que la hoja caiga si la presión atmosférica es de 1,03 atmósferas.
b) Calcula el peso que soporta el papel.
4-
Un globo, con todos sus aparejos tiene una masa de 375 Kg. Se le llena de aire caliente de
densidad 0,8 Kg/m3 ocupando un volumen de 1200 m3. ¿Qué aceleración experimentará si la
densidad del aire es de 1,3 Kg/m3?.
5-
Supongamos que la densidad de la atmósfera fuese constante. ¿Cuál sería la presión en una
montaña situada a 2000m sobre el nivel del mar? La densidad del aire es de 1,293 Kg/m3.
6-
Una cámara en la que se ha hecho el vacío tiene una puerta cuadrada de 1 m de lado. ¿Qué
fuerza será necesaria para abrirla?
7-
Un globo aerostático tiene una masa de 325 Kg en total. Dibuja las fuerzas que actúan sobre el
globo en las siguientes situaciones:
a) Se encuentra estacionario a 50 m del suelo.
b) Comienza a bajar con una velocidad que aumenta de 0 a 3 m/s en 15 s.
c) Sube con velocidad constante.
90
a)
b)
91
c)
1* 57
:
( #
..
.
#
B
8-
¿Qué crees que hubiera ocurrido si Torricelli hubiera utilizado en sus experimentos un tubo
cuyo diámetro fuera el doble del que utilizó?
9-
Un gas ocupa un volumen de 3 litros a la presión de 2 atmósferas. ¿Qué volumen ocupará si la
presión fuese de 5 atmósferas?
10-
Un gas ocupa un volumen de 10 cm3 a la presión de 50 cm de mercurio. ¿Qué presión
soportará si ocupase un volumen de 1 litro?
11-
Calcula cual será la fuerza ascensional que actuará sobre un globo de 275 m3 de volumen si
está relleno de helio de 0,000196 g/cm3 y su masa es de 300 Kg. La densidad del aire es de
1,3 Kg/m3.
12-
En un lugar donde la presión atmosférica es de 752mmHg, ¿Qué altura tendría la columna de
un barómetro construido con un líquido de 0,96 g/cm3 de densidad?
13-
En una fábrica de oxígeno se almacena 1 m3 de ese gas en un cilindro de hierro, a la presión
de 5 atmósferas. ¿Qué volumen se necesitaría si se quisiera almacenar el mismo gas a la
presión de 1 atmósfera?
14-
14Se cuelgan dos platillos de una balanza de brazos iguales, dos esferas de 2 y 10 cm
de diámetro respectivamente. Estando de este modo la balanza está equilibrada. Si se
introduce la balanza en una cámara de vacío ¿Qué ocurrirá? ¿Por qué? ¿Cuál de las esferas
es más densa?
15-
El sucesor de los globos aerostáticos fue el dirigible. Busca información sobre él ¿Quién lo
invento? ¿Qué gas se utilizaba?
16-
En el folleto de un automóvil leemos, entre otros datos: “Presión de los neumáticos delanteros
1,8 Kilos; presión de los neumáticos traseros, 2 Kilos. La presión debe medirse antes de
92
1* 57
:
( #
..
.
#
B
18-
Si la superficie superior de la cabeza de un hombre es de 100 cm2, calcula la fuerza que ejerce sobre
ella la atmósfera cuándo está en la playa.
19-
¿Por qué aumenta la cantidad de mercurio contenido en el tubo si lo vamos inclinando?
20-
La boca de un globo inflado se conecta a una de las ramas de un tubo un U que contiene
mercurio ( d= 13546 Kg/m3), produciendo una elevación de 2 cm de una rama respecto de la
otra. Sustituimos, en una nueva experiencia, el mercurio por un líquido desconocido, resultando
la diferencia de altura entre las dos ramas de 18 cm. Determina la densidad de este líquido y la
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1* 57
C
.
P
T
:
( #
V
= constante
1
LEY DE CHARLESGAY-LUSSAC
T
..
#
.
= constante
P.V = constante
LEY DE GAY-LUSSAC
LEY DE BOYLEMARIOTTE
Si P=cte
Si V=cte
P.V
T
Si T= cte
= constante
Cumplen unas Leyes
LEY DE LOS GASES PERFECTOS ( CLAPEYRON )
No transmiten la presión
GASES
Echa agua en el cristalizador hasta alcanzar una altura de unos 7 cm.
Presión atmosférica.
Originan una fuerza que se
Experiencia
Torricelli
vvvv)
Llena lade
botella
de agua , tápala con la mano e llama
inviértela.
EmpujeColoca la boca de la
botella por debajo del nivel del agua del cristalizador y retira la mano.
1 atmwwww)
=101300
Pa=es760
mmHg
¿Qué
lo que
se observa?
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
P > E dc > df se hunde
E = PReal- Paparente
P < E dc < df flota
xxxx) ¿Cómo es el nivel del líquido
de la botella ¿ A qué crées que es
P = Edentro
dc =ydfuera
f se mantiene
E = VS.g.dL
debido?
94
95
96
97