informe-quimica-i-160605123145

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE
SISTEMAS
INFORME Nº 003 Y 004-2016
A
: Ing. Pablo Aparicio Aya Arapa
Docente de curso: Química I
De : Orestes Ramirez Ticona
Estudiante
ASUNTO
:
LEY DE GASES
Tacna – Perú
2016
QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
LEY
DE GASES
INDICE
Contenido
I.
OBJETIVO........................................................................................................................... 3
II.
FUNDAMIENTO TEORICO.................................................................................................... 3
III.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.................................................................................... 6
MATERIALES....................................................................................................................... 6
EXPERIMENTO Nº 1 ................................................................................................................... 9
COMPROBACION DE LA LEY DE BOYLE ........................................................................................ 9
REPORTE..................................................................................................................................15
GRAFIQUE................................................................................................................................16
INVESTIGACION........................................................................................................................17
EXPERIMENTO Nº 2 ..................................................................................................................21
COMPROBACION DE LA LEY DE CHARLES ...................................................................................21
REPORTE..................................................................................................................................24
GRAFIQUE................................................................................................................................25
INVETIGACION .........................................................................................................................26
IV.
CONCLUSION ................................................................................................................28
V.
RECOMEDACION ...............................................................................................................29
BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................................29
ORESTES RAMIREZ TICONA
2
QUIMICA GENERAL
I.
INGENIERIA DE SISTEMAS
OBJETIVO

Visualizar y reconocer los materiales y equipos de laboratorio.

Conocer la dependencia que existe entre el volumen ocupado por una masa gaseosa
y su temperatura y también la dependencia que existe entre el volumen y la presión a
la cual se somete el gas.

Que el alumno conozca la dependencia que existe entre el volumen ocupado por una
masa gaseosa y su temperatura y también la dependencia que existe entre el volume n
y la presión a la cual se somete el gas
II.
FUNDAMIENTO TEORICO
Todo en el Universo está formado por materia. La materia se puede encontrar en 3
estados de agregación o estados físicos: sólido, líquido y gaseoso.
Para entender los diferentes estados en los que la materia existe, es necesario entender
algo llamado Teoría Molecular cinética de la Materia. La Teoría Molecular cinética
tiene muchas partes, pero aquí introduciremos sólo algunas. Uno de los conceptos
básicos de la teoría argumenta que los átomos y moléculas poseen una energía de
movimiento, que percibimos como temperatura. En otras palabras, los átomos y
moléculas están en movimiento constante y medimos la energía de estos movimie ntos
como la temperatura de una sustancia. Mientras más energía hay en una sustancia,
mayor movimiento molecular y mayor la temperatura percibida. Consecuenteme nte,
un punto importante es que la cantidad de energía que tienen los átomos y las
moléculas (y por consiguiente la cantidad de movimiento) influye en su interacció n.
¿Cómo se producen estos diferentes estados de la materia? Los átomos que tienen
poca energía interactúan mucho y tienden a "encerrarse" y no interactuar con otros
átomos. Por consiguiente, colectivamente, estos átomos forman una sustancia dura,
lo que llamamos un sólido. Los átomos que poseen mucha energía se mueven
libremente, volando en un espacio y forman lo que llamamos gas.
Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de
atracción entre moléculas. Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalme nte
chocándose. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres
de circular en cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que
la temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individua les
aumenta. Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad
baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y pueden
circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilme nte
comprimidos y pueden tener una forma indefinida.
ORESTES RAMIREZ TICONA
3
QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el
volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases que obedecen estas leyes
son llamados gases ideales o perfectos.
En el siguiente informe estudiaremos la ley de Boyle y Mariotte y la ley de Charles y
Gay-Lussac.
ley general de los gases o ecuación general de los gases
Las leyes parciales analizada precedentemente pueden combinarse y obtener una ley
o ecuación que relaciones todas las variables al mismo tiempo.
Según esta ecuación o ley general
Esto significa que, si tenemos una cantidad fija de gas y sobre la misma variamos las
condiciones de presión (P), volumen (V) o temperatura (T) el resultado de aplicar esta
fórmula con diferentes valores, será una constante.
Veamos un ejemplo, para aclarar:
Supongamos que tenemos una cierta cantidad fija de un gas (n1 ), que está a una
presión (P1 ), ocupando un volumen (V1 ) a una temperatura (T1 ).
Estas variables se relacionan entre sí cumpliendo con la siguiente ecuación:
Donde R es una constante universal conocida ya que se puede determinar en forma
experimental.
La misma fórmula nos permite calcular el volumen molar de un gas (n):
A modo de experimento, a la misma cantidad fija de gas (n1 ) le cambiamos el valor
a alguna de las variables tendremos entonces una nueva presión (P2 ), un nuevo
volumen (V2 ) y una nueva temperatura (T2 ).
Como ya conocemos le ecuación general colocamos en ella los valores de cada
variable:
Según la condición inicial:
Según la condición final:
Vemos que en ambas condiciones la cantidad de gas (n1 ) es la misma y que la
constante R tampoco varía.
Entonces, despejamos n1 R en ambas ecuaciones:
𝒏𝟏 𝑹 =
𝑷𝟏 ⋅ 𝒗 𝟏
𝑻𝟏
𝒏𝟏 𝑹 =
𝑷𝟐 ⋅ 𝒗 𝟐
𝑻𝟐
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
Marcamos con rojo n1 R para señalar que ambos resultados deben ser iguales entre sí,
por lo tanto:
𝑷𝟏 ⋅ 𝒗 𝟏 𝑷 𝟐 ⋅ 𝒗 𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟐
variables que afectan el comportamiento de los gases
1. presión
Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma
uniforme sobre todas las partes del recipiente.
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que
están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras
más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente, la
presión sobre él será menor.
2. temperatura
Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía
que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en
contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.
La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas
del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.
3. cantidad
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos.
De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante
el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por
su peso molecular.
4. volumen
Es el espacio ocupado por un cuerpo.
5. densidad
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su
volumen molar en litros.
El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el
volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases que obedecen estas leyes
son llamados gases ideales o perfectos.
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QUIMICA GENERAL
III.
INGENIERIA DE SISTEMAS
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
MATERIALES


Mechero Bunsen
Tapón horadado para el Erlenmeyer








Bureta de 50 ml
Soporte universal
Jeringa grande y embolo
Malla con asbesto
Termómetro de 0 − 100°𝐶
Pinzas y nuez
Pera de nivel
Trípode




Regla graduada de un metro
Manguera de látex
Erlenmeyer de 25 ml
Probeta de 10 ml
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QUIMICA GENERAL
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EXPERIMENTO Nº 1
COMPROBACION DE LA LEY DE BOYLE
1. Mida el volumen muerto de la bureta (Vm), comprendido entre la marca final de la
escala y la llave. Para lo cual ponga agua de caño hasta la mitad de la bureta
previamente sujeta al soporte. Coloque un vaso de 250 ml debajo de la bureta y abra
la llave dejando caer el agua hasta la marca final (aplique su conocimiento de la
lectura del menisco). Luego reemplace el vaso por una probeta limpia y sea de 10 ml
y deja caer el agua que contiene el volumen muerto y anote este volumen.
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
2. Arme su equipo según como se muestra en la gráfica (vierta agua de caño por la pera
de nivel hasta la marca 10 y a esta misma altura asegure la pera, de tal manera que el
agua que contiene la pera esté al mismo nivel con el agua de la bureta)
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
3. Antes de iniciar, asegúrese que no haya burbujas de aire en el tubo
exista escape de aire en el sistema. Para esto levante la pera de nivel
10, teniendo la llave abierta. Luego cierre la llave y alternativamente
pera unas dos veces. Al volver a nivelar el agua (sin abrir la llave)
bureta debe ser de nuevo 10. Si no es así, revise todas las conexiones
el profesor.
de goma y no
hasta la marca
eleve o baje la
la marca en la
y consulte con
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
4. Nuevamente abra la llave y baje la pera hasta que el nivel se detenga en la marca 10;
luego cierra la llave.
5. Determine el volumen inicial (v1) según la siguiente ecuación:
𝑽𝟏 = 𝑽𝒃 − 𝟏𝟎 + 𝑽𝒎
Dónde: Vb es el volumen de la bureta y Vm es el volumen muerto (lea el volume n
con precisión de 0.1 ml).
La presión inicial P1 es la presión atmosférica actual del laboratorio (si no se tiene un
manómetro, podemos tomar como P1 la presión promedio estándar para Tacna que
es aproximadamente 960 g/cm2 o 706 mmHg).
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QUIMICA GENERAL
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6. Suba la pera, (sin abrir la llave de la bureta) hasta que obtenga un desnivel de 1 metro
puede ser de 80 o 90 cm. De acuerdo al tamaño del tubo de goma). Lea el cambio de
volumen (∆𝑉), o sea la diferencia entre la lectura de la bureta y la anterior.
Por lo tanto, el volumen V2 será igual a:
𝑽𝟐 = 𝑽𝟏 − ∆𝑽
𝑷𝟐 = 𝑷𝟏 + ∆𝒉
𝟏𝒎 𝒅𝒆 𝒈𝒖𝒂
; donde ∆𝑉 es el cambio de volumen.
; donde ∆ℎ es la altura equivalente a 1 metro de agua en mmHg.
= 73.5 mmHg
7. Repetir el procedimiento, pero esta vez bajando la pera de agua hasta obtener un
desnivel aproximadamente de 1 metro (teniendo el nivel de la pera a 1 metro por
debajo del nivel del agua en la bureta).
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
Hallar el volumen 𝑽𝟑 según:
𝑽𝟑 = 𝑽𝟏 − 𝜟𝑽 ; donde ∆𝑉 es el nuevo cambio de volumen.
𝑷𝟑 = 𝑷𝟏 − 𝜟𝒉
; donde ∆ℎ es la nueva altura equivalente a 1 m de agua, pero en
mmHg.
I.
REGLA PRESION
VOLUMEN
NIVEL DEL LECTURA
LIQUIDO
+1m
(mmHg)
706 + 73.5 = 779.5
(ml)
V2 (16 .4)
11.6
0m
706
V1 (18)
10
-1m
706 – 73.5 = 632.5
V3 (19 .3)
8.7
manómetro
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
REPORTE
II.
REGLA PRESION
VOLUMEN
NIVEL DEL LECTURA
LIQUIDO
+1m
(mmHg)
706 + 73.5 = 779.5
(ml)
V2 (16 .4)
11.6
0m
706
V1 (18)
10
-1m
706 – 73.5 = 632.5
V3 (19 .3)
8.7
manómetro
Datos del experimento, en el siguiente cuadro:
Nro.
V (ml)
P (mmHg)
P.V.
1
18
706
12708
2
16.4
776.5
12783.8
3
19.3
632.5
12207.25
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GRAFIQUE
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
INVESTIGACION
1. Averigüe ¿Cuál es la presión atmosférica en la ciudad de Tacna? ¿A qué altitud?
Y ¿cómo se llama el dispositivo que mide la presión atmosférica (Presión del
aire)?
 Presión atmosférica: 1016.93 hPa
 altitud 562 msnm
 el dispositivo se llama barómetro
2. ¿Qué es un nanómetro? ¿Pará qué sirve? Dé dos ejemplos.
Es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en
recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se
empleen para medir la presión de líquidos o de gases
En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superfic ie
que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.
Ejemplo: Hallar la relación entre los gases de X, Y, Z en los manómetros
indican a
continuación.
Relación entre las densidades del agua y el mercurio es; d water<dmercury y P0 =
75
cm
Hg.
Ejemplo: Buscar la presión de gas Y (presión atmosférica es de 75 cm de Hg).
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
se puede escribir;
PX+60=75
PX=15 cm Hg
y
PY=PX+30=15+30=45
PY=45 cm Hg
3. Defina la presión gaseosa y proporcione sus unidades más comunes
La presión se define como una fuerza aplicada por unidad de área, es decir,
una fuerza dividida por el área sobre la que se distribuye la fuerza.
P(Pa) = F(N) / A (m2)
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
4. RESUELVA LOS SIGUIENTES CÁLCULOS:
a) Un globo de sonda que contiene helio a nivel del mar tiene un volumen de
10 litros a 25° C y una atmósfera de presión. El globo se eleva una cierta
altura donde la temperatura es 17° C y la presión es de 500 mmHg ¿Cuál
es el nuevo volumen del globo?
V1 =10L
P1 =1
T1 =
atm
25ºC=298.15K
T2 =17ºC
=
P2 =500mmHg
=
V2 =?
Tenemos la fórmula que es la siguiente:
𝑷𝟏 𝑽𝟏 𝑷𝟐 𝑽𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟏
290.15K
0,66atm
𝑷𝟏 ∗ 𝑽𝟏 ∗ 𝑻𝟐 = 𝑷𝟐 ∗ 𝑽𝟐 ∗ 𝑻𝟏
Despejamos:
𝑽𝟐 =
𝑷 𝟏 ∗𝑽𝟏 𝑻𝟐
𝑷 𝟐 𝑻𝟏
ORESTES RAMIREZ TICONA
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
𝑽𝟐 =
𝟏∗𝟏𝟎∗𝟐𝟗𝟎.𝟏𝟓
𝟎.𝟔𝟔∗𝟐𝟗𝟖.𝟏𝟓
𝑽𝟐 = 𝟏𝟒. 𝟕𝟒𝑳
b) ¿Qué volumen ocuparía 2,5 L de N 2 que se encuentra a 20° C y 2 atm si
lo trasladamos a condiciones normales de 0° C y 1 atm?
𝑽𝟏 = 2.5 𝐿
𝑷𝟏 = 2 𝑎𝑡𝑚
𝑻𝟏 = 20°𝐶 + 273.15 = 293.15°𝐾
𝑻𝟐 = 0°𝐶 + 273.15 = 273.15°𝐾
𝑷𝟐 = 1 𝑎𝑡𝑚
𝑽𝟐 =?
𝑷𝟏 𝑽𝟏 𝑷𝟐 𝑽𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟏
𝑷𝟏 ∗ 𝑽𝟏 ∗ 𝑻𝟐 = 𝑷𝟐 ∗ 𝑽𝟐 ∗ 𝑻𝟏
Despejamos
𝑽𝟐 =
𝑷 𝟏 ∗𝑽𝟏 𝑻𝟐
𝑽𝟐 =
𝟐∗𝟐.𝟓∗𝟐𝟕𝟑.𝟏𝟓
𝑷 𝟐 𝑻𝟏
𝟏∗𝟐𝟗𝟑.𝟏𝟓
𝑽𝟐 = 𝟒. 𝟔𝟔 𝑳
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
EXPERIMENTO Nº 2
COMPROBACION DE LA LEY DE CHARLES
Relación volumen-temperatura a presión constante.
1. Armar el equipo, consistente en una jeringa grande unida a un tapón de jebe y a un
matraz de 25 ml..
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
2. Cuando este el sistema ajustado, esperar que la marca del pistón móvil marque en el
acero. Anote la temperatura del baño de agua en el vaso
3. Encienda el mechero y empiece a calentar el agua muy lentamente, retirando el
machero si la temperatura subiera rápido (agitar el agua con una varilla con cuidado).
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
4. Cuando la temperatura del agua haya subido unos 10 grados, retire el mechero y
espere un minuto para que la temperatura sea homogénea en el agua y en el
Erlenmeyer
5. Lea la temperatura y el volumen desplazado en el embolo.
6. Nuevamente acerque el mechero para aumentar la temperatura poco a poco y retira
las operaciones y lecturas de temperatura y de ascenso del agua, procurando que los
instrumentos de volumen se chequeen por cada 10℃ hasta alcanzar una temperatura
de unos 60℃.
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
VARIACION DE
VOLUMEN
TEMPERATURA
VOLUMEN FINAL
(C )
(ml )
( V )
0
2
4
6
8
20
30
40
50
60
112
114
118
124
132
REPORTE
Tabulando los datos sacados del experimento de 10℃ hasta alcanzar una temperatura
de unos 60℃.
VARIACION DE
VOLUMEN
TEMPERATURA
VOLUMEN FINAL
(C )
(ml )
20
30
40
50
60
70
80
112
114
118
124
132
142
154
( V )
0
2
4
6
8
10
12
Reporte de los datos del experimento:

T (C )
V (ml )
1
2
3
4
5
20
30
40
50
60
112
114
118
124
132
V
T
0.179
0.263
0339
0.403
0.454
OBSERVACION: la correcta observación de estos experimentos nos llevara a una correcta
explicación de estos fenómenos
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
GRAFIQUE
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
INVETIGACION
Resuelva los siguientes cálculos:
a) Un globo sonda que contiene helio a nivel del mar tiene un volumen de 10 litros a
25℃ y una atmosfera de presión. El globo se eleva una cierta altura donde la
temperatura es 17℃ y la presión es de 500 mmHg. ¿Cuál es el nuevo volumen del
globo?
i.
Datos:
Pinicial  1atm
Tinicial  25C  298 K
ii.
T final  17C  290 K
Pfinal  500mmHg  0.65atm
V final  ?
Tenemos la fórmula que es la siguiente:
Pi *Vi * T f  Pf *V f * Ti
iii.
iv.
Despejamos:
v.
V f  ( Pi *Vi * T f ) /( Pf * Ti )
vi.
= (1atm*10L*298k) / (0,65atm*290k)
vii.
= (2980) / (188,5)
viii.
= 15,8L.
b) ¿Qué volumen ocuparía 2,5 l de N_2 que se encuentra a 20℃ y 2 atm si lo trasladamos
a condiciones normales de 0℃ y 1 atm??
Datos:
P = presión en atmosferas
V = volumen en litros
n = número de moles
R = 0.082
T = temperatura absoluta.
PV = nRT
1 x 10 = n x 0.082 x 298.15
10 = n x 24.4483
n = 10/24.4483 = 0.409026394 moles He
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QUIMICA GENERAL
INGENIERIA DE SISTEMAS
PV = nRT
0.657894736 x V = 0.409026394 x 0.082 x 290.15
0.657894736 x V = 9.731678674
V = 9.731678674/0.657894736 = 14.79215158 litros
Indique como cambia el volumen de cierta cantidad de gas si:
c) Se aumenta su presión a 25℃, de 1 atm, 2 atm.
Pues esta aumenta ya que la presión 1 es directamente proporcional a la temperatura
final.
d) Se baja su temperatura a una presión de 1 atm, de 300 a 100.
Esta disminuye porque la presión final es directa a la temperatura final.
e) Se aumenta la temperatura de 200 a 300, aumentando simultáneamente la presión de
2 a 3 atm.
¿A qué temperatura el volumen molar de un gas ideal, estando a 1 atm, es igual a 10
litros/mol? ¿y a 100 litros/mol?
Ocurre que la presión inicial es directa a la presión final e inversa a la temperatura
fina mientras que la temperatura inicial es directa a la temperatura final e inversa a la
presión final.
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QUIMICA GENERAL
IV.
INGENIERIA DE SISTEMAS
CONCLUSION











A una presión constante el volumen de un gas se expande cuando se calienta
y se contrae cuando se expande.
La temperatura y el número de moles para demostrar la ley de Boyle deben
ser constantes.
La presión para demostrar la ley de charle debe ser constante.
Si la presión de un gas se duplica el volumen disminuye, y si la presión
disminuye el volumen aumenta.
También se comprobó la ley de Boyle que dice que a temperatura constante
el volumen es inversamente proporcional a la presión; cuando se calculó el
nivel de agua de la bureta dentro de la probeta.
Las relaciones de temperatura-volumen de los gases se describen por la
ley de Charles y Gray-Lussac: el volumen es directamente proporcional a la
temperatura (a P y n constantes).
La de Boyle Mariott establece que la presión de un gas en un recipiente
cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la
temperatura es constante.
Por concluir se puede decir que las leyes de Charles y Boyle Mariott son
muy importantes en nuestra Química ya que cada una tiene su pensamiento.
La de Charles nos dice que estudió por primera vez la relación entre el
volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y
observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas
también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.
Reconocimos aprendiendo las técnicas de separación aplicando sus
diferentes métodos de cada ingrediente
ORESTES RAMIREZ TICONA
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QUIMICA GENERAL
V.
INGENIERIA DE SISTEMAS
RECOMEDACION
Es necesario tener los implementos completos en el laboratorio como lavadores,
cucharas, cucharones y creo que sería bueno que cada estudiante cuente con sus
propios materiales para que así cada quien pueda trabajar solo y aprender aún más.
(R. Chang, 2006)
BIBLIOGRAFÍA
(s.f.).
Greiner, W., & Neise. (18 de mayo de 2016). Ley de Boyle-Mariotte. Obtenido de Ley de
Boyle-Mariotte: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Boyle-Mariotte
R. Chang. (2006). Propiedades de gases. En R. Chang, PROPIEDADES DE LOS GASES
(págs. 156-190). anonimo: 6ta edicion. Obtenido de Ley de Boyle:
http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/intqca/briand/leyesdelosgases.pdf
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