Comprobación de la ley de Charles

Objetivo Comprobar la ley de charles mediante varios métodos de experimentación

Justificación Esta practica se realiza con la finalidad de comprobar la ley de charles, poder ver sus aplicaciones en la ingeniería así como en equipos termodinámicos y analizarla relación que existe entre la temperatura y el volumen de un gas a presión constante.

Metodología Organizarse en equipos. Investigar la practica en documentos diversos tales como: libros, Internet, apuntes. Teorías, principios y leyes de la termodinámica. Conceptos de referencia, gases ideales y reales. Intercambio de ideas, hacer un análisis de la ley de charles. Llevar a cabo la experimentación. Tomar datos. Hacer operaciones si es necesario. Sacar conclusiones de la practica.

Reseña de la ley de Charles En 1787, Jack Charles 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.   El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: Sí la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. Sí la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

  Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior). Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor. Matemáticamente podemos expresarlo así: (el cociente entre el volumen y la temperatura es constante) Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:

Equipo utilizado Matraz enlermeyer (750 ml). Pinzas de crisol. Mechero de bunsen. Globo tamaño 6. Medio litro de agua.

Montaje experimental 1: Se infla el globo y se cierra para evitar se escape el aire Se pone a calentar agua en el matraz Enlermeyer (750 ml) sobre el mechero de bunsen. Se pone el globo sobre el vapor del agua Y se mantiene ahí hasta generar un mayor volumen dentro del globo. Por ultimo se retira el globo del vapor y se deja el globo a temperatura ambiente. Se observan los cambios sufridos en el globo.

Ejemplo montaje experimental 2: Experimentación ley de charles (visual): clic aquí Traducción: clic aquí

Datos obtenidos Los datos que se obtuvieron en esta practica refleja la relación de volumen-temperatura, ya que al elevarse la temperatura del aire dentro del globo causada por el vapor de agua este se expande ya que hay mas movimiento de moléculas generando mas volumen en el interior, por tal motivo se hace mas grande pero al poner el globo a temperatura ambiente este contrae aparentando desinflarse, sin embargo lo que sucede es que hay menos movimiento molecular .

Conclusiones técnicas Se concluye que si en un sistema a presión constante se aumentar la temperatura también aumentara su volumen y que si disminuye la temperatura el volumen también se reducirá, esto quiere decir que el volumen y la temperatura mantienen siempre su relación en un sistema a presión constante , demostrando la ley de charles a presión constante el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a su temperatura.

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Cuestionario ¿Que es un gas? Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida ¿Que es la temperatura de un gas? La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. ¿Que es el volumen de un gas? Refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen.

¿Que es la presión de un gas? registra el cambio medio de momento lineal que experimentan las moléculas al chocar contra las paredes y rebotar en ellas. ¿Qué enuncia la ley de charles? La ley de Charles dice que a volumen contante, la presión y la temperatura serán directamente proporcionales. ¿Cuál es la fórmula de la ley de charles? ¿Qué es un proceso isocórico? Un proceso isocórico es aquel en el que el volumen permanece contante.