Practica nº2

PRACTICA Nº2 – LEYES DE LOS GASES

OBJETIVOS: Obtener la expresión matemática de una de las leyes de los gases ideales.

MATERIALES:

• Tubo de Schlenk
• Caperuza con conexión al sensor de presión
• Sensor de presión
• Sensor de temperatura
• LoggerPro o interfaz al PC
• Molde de bizcocho
• Placa calefactora con agitador magnético

SEGURIDAD:

• Usa gafas de seguridad.
• La placa calefactora puede calentarse mucho. Ten cuidado para evitar quemaduras.

PROCEDIMIENTO:

1. Engrasa las conexiones del tubo de Schlenlk. Coloca la llave en posición cerrada y pon la caperuza al tubo.
2. Conecta el sensor de presión al tubo de Schlenk.
3. Conecta ambos sensores al LoggerPro o al PC.
4. Llena con agua el molde e introduce en posición horizontal el tubo de Schlenk.
5. Introduce el sensor de temperatura en el agua.
6. Conecta la agitación magnética.
7. Comienza a adquirir datos a razón de un dato cada 5 segundos durante unos 10 minutos.
8. Enciende la calefacción, controlando que la temperatura no suba demasiado rápidamente. Si la temperatura llega a unos 80 ºC, apaga la calefacción y detén el experimento.
9. Una vez acabado el experimento, desmonta los elementos del tubo de Schlenk, eliminando los restos de vaselina con papel de filtro.

VARIABLES:

Variable dependiente: Las variables dependientes son aquellas que cambian por causa de un factor externo, por lo tanto, la variable dependiente de este experimento es la presión, ya que es esta la que varía según cambia la temperatura (variable independiente). Para medirla instalaré un sensor de presión en el “cacharro” montado con todos los elementos nombrados en los materiales, y utilizaré una caperuza con conexión al sensor y al ordenador para que los datos quedasen recogidos directamente en el mismo.

Variable independiente: Las variables independientes son aquellas que causan un cambio en las variables dependientes, por lo tanto, la variable independiente de este experimento es la temperatura a la que esté sometido el gas, ya que es lo que hace variar a la presión (variable dependiente). Para medirla, utilizaré un sensor de temperatura (cronómetro) que también estará conectado al “cacharro” creado y que también estará conectado al ordenador para que los datos se recogiesen a la vez que los datos de la presión del gas. Para que los datos de la presión y la temperatura del gas queden bien recogidos utilizaremos el Logger-Pro, un programa para el ordenador que recoge todos los datos.

Variables controladas: Las variables controladas son aquellas que hay que controlar para que no afecten al resultado del experimento, por lo tanto, las variables controladas de mi experimento son el volumen del tubo de Schlenk, ya que la ley de Gay-Lussac dice que el volumen debe ser constante porque si no, la presión no cambiaría a la vez de la temperatura; el gas utilizado debe ser el mismo, ya que como sabemos, cada elemento químico tiene su propia masa molecular, y si cambiamos el aire del tubo de Schlenk en medio del experimento, es prácticamente imposible que se vuelva a introducir aire con la misma masa molecular; el tiempo que se tarda en recoger cada resultado, ya que si se tarda más tiempo en recoger un resultado, los datos recogidos será diferentes; y la cantidad de gas que haya dentro del tubo de Schlenk, ya que mientras más masa, más presión ejerce el gas.

RESULTADOS:

Tabla de la temperatura frente a la presión del aire:

Gráfica de la temperatura del aire frente a la presión del aire:

LEY DE GAY-LUSSAC:

La ley comprobada en este experimento es la de Gay-Lussac, la cual establece la relación entre la temperatura de un gas cuando el volumen es constante. Gay-Lussac establece que la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura del mismo, por lo tanto, si aumentamos la temperatura a la que se encuentra el gas también aumentará la presión del mismo. Por el contrario, si disminuimos la temperatura del gas, la presión del mismo también disminuirá.

Esto ocurre porque al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven de forma más rápida, y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir, aumenta la presión que el gas ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene, ya que el volumen del recipiente es fijo y por mucha presión que se ejerza sobre él no va a cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento del experimento, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor, por lo tanto su fórmula es:

P/T= K, siendo P la presión del gas, T la temperatura y K el número que sale al dividir la presión entre la temperatura y que debe ser constante.

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P₁ y a una temperatura T₁ al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T₂, entonces la presión cambiará a P₂, y se cumplirá:

P₁/T₁ = P₂/T₂

Podemos comprobar esta teoría con 4 de los datos obtenidos:

Min 0 à 102,3268 : 23,16584 = 4,4171

Min 5 à 102,9501 : 27,10778 = 3,7979

Min 10 à 103,5892 : 31,21785 = 3,3183

Min 15 à 104,0311 : 35,07319 = 2,9661

Como podemos ver estos resultados no coinciden con la ley de Gay-Lussac, pero esto se debe a la fuga del tubo de Schlenk, aun así, tampoco hay mucho error, ya que el cociente de la presión entre la temperatura es más o menos parecido en todos los casos.

Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta, por lo tanto, al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en grados Kelvin.

Esta ley fue nombrada por Joseph Louis Gay-Lussac en el año 1800, por lo que es muy difícil que sea errónea ya que lleva más de 200 años vigente como una de las principales leyes de los gases. De esta forma, nuestros resultados deberán estar acorde con esta ley para que estén correctos.

Este experimento que hemos realizado ha sido el correcto para comprobar la ley de Gay-Lussac, ya que como podemos ver, las variables del experimento son las mismas que utilizó Gay-Lussac para llegar a la conclusión de que la presión y la temperatura de un gas son directamente proporcionales.

CONCLUSIÓN:

En esta práctica de laboratorio hemos realizado un experimento en el que hemos puesto a prueba la ley de Gay-Lussac, de forma que hemos tomado unos resultados temperatura-presión para saber si es verdad que son directamente proporcionales, es decir para saber si es verdad la ley de Gay-Lussac. Para poder decidir si es correcta o no la ley de Gay-Lussac se debe tener una gran cantidad de resultados, por ello, hemos recogido más de 40 datos en 15 min, de forma que se pueda ver más detalladamente como varían la presión y la temperatura, todos esos datos están recogidos en una tabla donde se ve claramente como varía la presión según la temperatura.

Además, hemos realizado una gráfica con los mismos datos que la tabla para poder ver la relación entre la presión y la temperatura de un gas de otra forma, en la que para nuestro gusto, es mucho más fácil de ver. La línea de tendencia de nuestra gráfica es ascendente, esto quiere decir que la presión, a la vez que la temperatura, aumenta, por lo que nuestros resultados van acorde con los de Gay-Lussac.

También hemos realizado una pequeña investigación sobre esta ley y sobre los resultados que debería salir, para así comparar la teoría y los resultados de la ley de Gay-Lussac con nuestros resultados para así comprobar si es verdad lo que dijo Gay-Lussac. Además, hemos investigado sobre esa ley para establecer una relación entre las variables que utilizó Gay-Lussac para realizar su experimento y las que hemos utilizado nosotros y, como podemos ver eran las mismas, y no solo eso, también los resultados estaban a favor de la ley de Gay-Lussac.

Además, investigamos los resultados que obtuvieron otras personas y vimos que estos habían obtenidos los mismos datos, por lo que creo que sería muy difícil que tantas personas se equivocasen en los mismo tras realizar un mismo experimento, ya que una persona se puede equivoca pero sería demasiada casualidad que tantas lo hiciesen.

En conclusión, hemos aprendido que varias leyes de los gases y que una de ellas es la ley de Gay-Lussac, la cual establece que la presión y la temperatura de un gas son directamente proporcionales, de forma que si una de ellas aumenta, la otra también.

EVALUACIÓN:

Creemos que los resultados obtenidos son correctos, ya que como he dicho anteriormente, hemos comparado nuestros resultados con los de científicos profesionales, y siempre hemos tenido los mismos resultados que ellos. Además, se podría decir que nuestros resultados son compatibles con nuestra hipótesis, ya que aunque no tengamos una hipótesis figurada, se podría decir que nuestra hipótesis sea la ley de Gay-Lussac, y de ese modo nuestros resultados van acorde con ella.

El método que hemos utilizado es claro y fácil de hacer, por  eso, creemos que no hemos cometidos fallos y hemos obtenidos una resultados correctos. Por mucho que hemos pensado, no hemos encontrado ningún defecto al método, por lo que poco se podría cambiar en este experimento salvo los materiales utilizados, ya que estos han sido las fuentes de error. Comenzando por el tubo de Schlenk, el cual tenía una fuga; el calentador del agua, el cual no calentaba lo suficiente o a la rapidez necesaria; y el tarro den el que se encontraba el agua que se calentaba, el cual era demasiado grande.

Para ver mejor los puntos fuertes y los puntos débiles del método y los materiales utilizados, hemos realizado una tabla de doble entrada, en la cual se pueden ver mucho mejor cuales son estos:

PUNTOS FUERTES	PUNTOS DÉBILES
Se han obtenido muchos resultados.	Tubo de Schlenk con fuga.
Buen programa del ordenador para apuntar los datos.	Tarro que contiene el agua demasiado grande, tanto que impide que el agua se caliente rápido.
Datos compatibles con la ley de     Gay-Lussac.	Calentador del agua no lo suficientemente fuerte o rápido.

La solución a estos problemas es muy simple, ya que al ser la gran mayoría de los problemas debido a los materiales, solo haría falta cambiarlos por unos que funcionasen mejor.

Creo que la tabla tiene un buena forma y está muy bien estructurada, ya que en ella se pueden ver todos los resultados obtenidos de un forma clara, ordenada y sencilla, por lo tanto más fácil de entender. Lo mismo digo de la gráfica, ya que creo que los ejes están situados de forma correcta y la línea de tendencia va aumentando, justo como debía ser.

Tras realizar el experimento, quedamos un día para realizar la investigación en la biblioteca del colegio y realizar la mayor parte del informe, pero como no nos dio tiempo a terminarlo entero, hicimos una serie de video llamadas para terminar las partes informe que nos faltaban y realizar la conclusión y la evaluación entre los dos.

REFERECIAS:

·      Ley de Gay Lusacc Informe II[1]. (2016). Scribd. Retrieved 20 November 2016, from https://es.scribd.com/doc/178287072/Ley-de-Gay-Lusacc-Informe-II-1

·      Ley de Gay-Lussac. (2016). Juntadeandalucia.es. Retrieved 20 November 2016, from http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/14002996/helvia/aula/archivos/repositorio/0/236/html/Leyes%20de%20los%20gases/material/ley_gaylussac.html

·      Leyes de los gases. (2016). Educaplus.org. Retrieved 20 November 2016, from http://www.educaplus.org/gases/ley_gaylussac.html