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Informe de gases En mecánica de fluidos, los gases son una sustancia que no tiene forma ni volumen definidos, se expanden para llenar el contenedor que los contiene y no tienen superficie libre definida. La mecánica de fluidos estudia el equilibrio y movimiento de los fluidos, incluyendo tanto líquidos como gases.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Gas Ideal - Ecuaciones de Estado Angie valentina Navarro Morales Cód. 162426 Luisa Fernanda Padilla Ruiz Cód. 162420 Martha juliana Barbosa López Cód. 162429 Yossef Alejandro Pallares Rodríguez Cód. 162417 Natalia Calderón Martínez Cód. 162379 Universidad Francisco de Paula Santander Facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente Wilver Bayona Gómez Ingeniera Ambiental Termodinámica Nov 2024
2. Objetivos 2.1 Objetivo General Determinar experimentalmente el comportamiento de las variables de estado P-v-T según las leyes enunciadas por Robert Boyle y J. Gay-Lussac. 2.2 Objetivos específicos Analizar el comportamiento de las variables de estado presión y volumen en una muestra de aire atmosférico, bajo condiciones de temperatura constante (Ley de Boyle). Analizar el comportamiento de las variables de estado presión y temperatura de una muestra de aire atmosférico bajo condiciones de volumen constante (Ley de Gay-Lussac). Analizar las gráficas obtenidas en cada una de las experiencias planteadas.
3. Marco teórico El concepto de gas ideal es fundamental en la termodinámica y describe un modelo simplificado que permite estudiar el comportamiento de los gases reales bajo ciertas condiciones. En este modelo, se supone que las moléculas del gas no tienen volumen propio y no interactúan entre sí, lo que facilita el análisis matemático de los sistemas gaseosos. Aunque ningún gas en la naturaleza cumple estas condiciones de manera exacta, muchos gases reales se aproximan al comportamiento ideal a bajas presiones y altas temperaturas. Este modelo es esencial para comprender fenómenos termodinámicos y sirve como punto de partida para desarrollar teorías más complejas que consideran. Sin embargo, en situaciones donde las condiciones no cumplen con los supuestos del gas ideal, como a altas presiones o bajas temperaturas, los gases reales muestran desviaciones significativas. Para describir estos comportamientos, se han desarrollado ecuaciones de estado más avanzadas, como la ecuación de Van der Waals. Esta fórmula incluye términos adicionales que consideran el volumen finito de las moléculas de gas y las fuerzas intermoleculares, ofreciendo un modelo más realista del comportamiento gaseoso.
5. Metodología y procedimiento Primera Parte Ley de Boyle (Sensor de Presión absoluta)
Segunda Parte Ley de Gay Lussac (Determinación del cero absoluto)
Tabla 1 Tabla ley de Boyle Grafica 1 Ley de Boyle, presión vs volumen Nota: Se puede establecer que a temperatura constante (temperatura ambiente de 26.1°C), el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se ejerce sobre él. presion (Kpa) volumen (ml) 103,1 20 111,5 18 120,7 16 131,6 14 145,3 12 160,5 10 183,4 8 212,6 6
Segunda parte Figura 2 Ley de Gay Lussac (Determinación del cero absoluto) Nota: Durante el experimento, se utilizaron recipientes con agua fría y agua caliente para generar diferencias de temperatura que permitieran observar cómo la presión del gas varía proporcionalmente con la temperatura en una escala absoluta (Kelvin). A través de la extrapolación de los datos obtenidos, es posible aproximar el valor del cero absoluto (0 K), que representa la temperatura teórica en la que las partículas del gas dejarían de moverse. Este experimento no solo valida la Ley de Gay-Lussac, sino que también permite comprender mejor los conceptos fundamentales de la termodinámica y la relación entre las escalas de temperatura Celsius y Kelvin.
Nota: La práctica de laboratorio sobre la Ley de Gay-Lussac y la determinación del cero absoluto se centra en analizar la relación entre la temperatura y la presión de un gas a volumen constante.
6. Cuestionario Según la gráfica de la ley de Boyle
7. Conclusión Primera parte En esta práctica de laboratorio, se confirma la validez de la Ley de Boyle, que establece que, a temperatura constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen (P * V = Constante). Los datos obtenidos mediante el sensor de presión absoluta muestran un comportamiento coherente con el de un gas ideal, dentro de las limitaciones experimentales. El uso de este sensor permitió mediciones precisas para eliminar la influencia de factores externos, como la presión atmosférica, lo que mejoró la exactitud de los resultados. Además, se destacó la importancia de mantener la temperatura constante durante el experimento, ya que cualquier fluctuación podría haber afectado la relación entre presión y volumen. Segunda parte En la experiencia de laboratorio sobre la Ley de Gay-Lussac y la determinación del cero absoluto, se confirma que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, como lo establece esta ley. Al graficar los datos experimentales de presión frente a temperatura, se obtuvo una relación lineal que permitió extrapolar la gráfica hasta un valor de presión igual a cero, aproximando el valor del cero absoluto, teóricamente - 273.15 °C. Este resultado demuestra que a esta temperatura las moléculas de un gas ideal cesarían su movimiento. Aunque las mediciones pueden haber estado sujetas a errores experimentales, como imprecisiones en los instrumentos o condiciones no ideales del gas, la tendencia general fue consistente con los fundamentos teóricos.
