Ley de CharlesPráctica 8

Gas Ideal

Un gas ideal es aquel que se comporta de acuerdo a las leyes de:

Boyle-Mariotte Si T cte., PV = kCharles Si P cte., V/T = kGay Lussac Si V cte., P/T = k

donde: T = Temperatura, P = Presión, V = Volumen, k = cte. de proporcionalidad.

Joule. La energía interna, U, de los gases depende de la temperatura U = U(T).Avogadro. Gases con la misma temperatura y presión que ocupan volúmenes iguales,tienen el mismo número de moléculas.

Nota: P, T son absolutas en los cálculos de los gases ideales

El comportamiento de la mayoría de los gases se puede modelar como un gas ideal parasimplificar cálculos y obtener aproximaciones.

Del cual concluyó: a presión constante, elvolumen de un gas varía directamenteproporcional a la temperatura absoluta quele es suministrada.

En el experimento que realizó el físico francés

Jacques Charles observó lo que sucedía con el

volumen de un gas cuando se varía la temperatura y la

presión permanece constante.

O bien:

𝑘𝑘 =𝑉𝑉𝑇𝑇

con T absoluta.

Así, el volumen varía directamente proporcional a la temperatura:

𝑉𝑉𝛼𝛼 𝑇𝑇

𝑉𝑉 = 𝑘𝑘𝑇𝑇

Donde k = constante de proporcionalidad

¿Qué se puede obtener a partir de éste material para alcanzar los objetivos?

Termómetros de inmersión

Mechero de Bunsen

Termómetro de gas a presión constante

Pinza para tubo de ensayo

Ampolleta sin graduar

Soporte universal

Objetivo 1. Comprobar experimentalmente la ley de Charles.

Edo 1:T1V1P cte.

Edo 2:T2V2P cte.5 m

in

T2 > T1V2 > V1

Objetivo 2. Obtener los modelos matemático y gráfico que relacionen el volumen y la temperatura, V= f(T).

T °C V m3

T1 V1

T2 V2

T3...Tn

V3...Vn

V (m3)

T (°C)

V3

V2V1

T1 T2 T3

V = mT + V0

Objetivo 3. Inferir experimentalmente la temperatura correspondiente al cero absoluto.• A partir del modelo matemático se hace la consideración V = 0

• Se despeja la variable T

T = - V0 / m

V = m T + V00 = m T + V0

Observaciones:

• En un gas ideal, cuando la presión es constante, el Volumen esdirectamente proporcional a la Temperatura.

• Se puede obtener la Temperatura del cero absoluto a partir delmodelo matemático que se obtiene de graficar T vs V.

• Un ejemplo de la aplicación de la Ley de Charles es:El cambio de Temperatura y Volumen en el aire dentro de un globoaerostático.

Referenciahttps://goo.gl/1i3BA2

https://goo.gl/W93hDt

https://goo.gl/rV2Dk6

https://goo.gl/WUsQE5

Referenciahttps://goo.gl/sFFHjG

https://goo.gl/8W6JcF

Elaboración propia

https://goo.gl/GiRNyd

ReferenciaElaboración propia

https://goo.gl/YtDGYo

Elaborado por:Ing. Ivonne Blancas Silva

Revisado por:Jefe de Academia de Termodinámica:

Ing. Martín Bárcenas EscobarJefa de Academia de Laboratorios:Q. Antonia del Carmen Pérez León

Jefa de Departamento de Física y Química:Q. Esther Flores Cruz

Responsable de Laboratorio de Termodinámica:Ing. Alejandro Rojas Tapia

Profesores:M. en I. Abraham Martínez Bautista

M. en I. Omar de Jesús PérezI.Q. Miriam Arenas Sáenz

Ing. Ma. Guadalupe Pérez HernándezAyudante de profesor:

Miriam del Carmen Medina López