UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

Escuela de Ingeniería Industrial

Curso : Fisicoquímica y Operaciones Unitarias

Tema : Informe de Gases ideales y reales

Nombre : Herna Apaza, Haydee

Herrera Mautino, Diego

Collantes Taqueda, Alexander

Profesor : Hernán Parra Osorio

Sección : U

Ciclo 2010 – II

Rímac, 10 de Septiembre de 2009

Descripción de los experimentos

1. Proceso Isotérmico

Proceso

Isotérmico

InicioMontar el

equipo

Cerrar BIEN la

manguera

Realizar las

lecturas del

gas

Levantar y

Bajar la pera

gradualmente

Medir la

DIFERENCIA

de niveles

Registrar la

presión

barométrica

Registrar la

temperatura

Fin

2. Proceso Isócoro

Proceso

Isócoro

InicioArmar el

equipo

Verter agua en

la pera hasta el

cuello

AJUSTAR el

tapón de la

pera

AJUSTAR el

tapón de la

bureta

Verter agua en

el vaso hasta

cubrir el balón

Colocar al líquido al

mismo nivel en

ambos lados

Registrar el

volúmen del

gas

Colocar el vaso

sobre la rejilla

Calentar el

vaso hasta la

Teb.

Registrar el

volúmen del

gas cada 10ºC

FIn

Cálculos y Resultados

1.- Convierta las presiones manométricas de columna de agua a columna de mercurio

(Torr)

El volumen muerto de la bureta es 3.8 cc

V(mL) H(cm)

13.8 30

14 20

14.1 10

14.2 0

14.4 -10

14.9 -20

15.1 -30

Para hallar las presiones usamos la siguiente fórmula , la cual nos saldrá en

Pascales, luego usaremos el siguiente factor de conversión:

H (metros) P (Torr)

0.30 22.07

0.20 14.71

0.10 7.35

0 0

-0.10 7.35

-0.20 14.71

-0.30 22.07

2.- Exprese las presiones en presiones absolutas (Torr)

Para hallar las presiones absolutas usaremos dos ecuaciones

Cuando la altura es positiva

Cuando la altura es negativa

Además, debemos tener cuenta que la presión del laboratorio es

750.061 Torr = 100 KPa

P absoluta = P manométrica + P barométrica

P absoluta = P barométrica – P manométrica

752,95 mmHg

H (metros) P absoluta (Torr)

0.30 775.02

0.20 767.66

0.10 760.3

0 752.95

-0.10 745.6

-0.20 738.24

-0.30 730.88

3.- Exprese las presiones del gas seco (Torr), calculada, restando de la anterior la

presión de vapor de agua. Indicar la fuente de información.

Debemos tener cuenta que la Temperatura del laboratorio es

Ahora con la siguiente ecuación:

Donde Pv(19ºC) = 16.39 Torr

Fuente: Termodinámica, Michael M. Abbot, segunda edición, Apéndice D.

H (metros) P gas seco (Torr)

0.30 758.63

0.20 751.27

0.10 743.91

0 736.56

-0.10 729.21

-0.20 721.85

-0.30 714.49

4.- Exprese el volumen de gas seco (mL), que es igual a la del gas húmedo.

V(mL) H(cm)

13.8 30

14 20

14.1 10

14.2 0

14.4 -10

14.9 -20

15.1 -30

19ºC

5.- Calcule los valores del producto PV para el gas seco (mL.Torr) y las desviaciones

porcentuales respecto a la media.

PV(mL.Torr) H(cm) Desviación

10469.094 30 0.9414

10517.78 20 0.4807

10489.131 10 0.7518

10459.152 0 1.0355

10500.624 -10 0.6431

10755.565 -20 -1.7691

10788.799 -30 -2.0835

Además, debemos tener cuenta que el PV promedio es

6.- Calcule el valor de Z para cada caso y las desviaciones con respecto a la unidad

Para el cálculo de Z se necesita conocer el número de moles del gas A (aire):

Densidad del aire 0.0013 g/cm3

Masa molar del aire 28.9 g/mol

V0 18.6 cm3

W aire 0.02418g

Número de moles 0.000836678 mol-gr

Además, debemos usar las siguientes ecuaciones:

V(mL) P gas seco

(Torr) PV(mL.Torr) Z

Desviación (%)

13.8 758.63 10469.094 0.6872 45.51

14 751.27 10517.78 0.6904 44.84

14.1 743.91 10489.131 0.6885 45.23

14.2 736.56 10459.152 0.6865 45.65

14.4 729.21 10500.624 0.6892 45.07

14.9 721.85 10755.565 0.7060 41.64

15.1 714.49 10788.799 0.7081 41.20

10568.5921

710

715

720

725

730

735

740

745

750

755

760

765

13,6 13,8 14 14,2 14,4 14,6 14,8 15 15,2

Pre

sió

n (

Torr

)

Volumen (mL)

Presión VS Volumen

Series1

7.- Haga un gráfico (P vs V) mostrando con una “X” los puntos experimentales de la

curva. Haga un comentario de la gráfica obtenida y su relación con la ley de Boyle.

V(mL) P gas seco

(Torr)

13.8 758.63

14 751.27

14.1 743.91

14.2 736.56

14.4 729.21

14.9 721.85

15.1 714.49

En el gráfico podemos observar, que hasta cierto volumen (14,4 aproximadamente) la

función se mantiene constante, sin embargo podemos relacionarlo con la Ley de

Boyle pues es un comportamiento isotérmico.

y = -0,0018x4 + 5,3129x3 - 5863,2x2 + 3E+06x - 5E+08

10400

10450

10500

10550

10600

10650

10700

10750

10800

10850

710 720 730 740 750 760 770

PV

Presión

PV vs Presión

Series1

Polinómica (Series1)

8.- Haga un gráfico PV vs P y señale la curva para la media

P gas seco (Torr)

PV(mL.Torr)

758.63 10469.094

751.27 10517.78

743.91 10489.131

736.56 10459.152

729.21 10500.624

721.85 10755.565

714.49 10788.799

9.- Haga un gráfico Z vs P y señale la curva de idealidad

P gas seco (Torr)

Z

758.63 0.6872

751.27 0.6904

743.91 0.6885

736.56 0.6865

729.21 0.6892

721.85 0.7060

714.49 0.7081

0,68

0,685

0,69

0,695

0,7

0,705

0,71

0,715

710 720 730 740 750 760 770

Z

Presión

Z VS Presión

Series1

Polinómica (Series1)

Proceso Isócoro

1.- Halle las presiones del proceso, considerando que:

Po: Presión inicial de los gases A y B secos

PA = PB: Presión de los gases secos a TºC

Va: Volumen inicial del gas A = 9.82 mL

Vb: Volumen inicial del gas B=132 mL

T gas B (ºC) Volumen

gas A (mL)

Presión del gas A seco

(Torr)

Presión de Vapor de

agua (Torr)

Presión Gas A Húmedo

(Torr)

Presión gas B Húmedo

(Torr)

19 19.8 373.43 16.39 389.82 419.30

28 20 369.69 28.31 398.01 428.70

39 20.2 366.03 52.39 418.43 451.34

60 19.8 373.43 149.41 522.84 562.37

70 19.7 375.32 238.21 613.54 659.47

80 17.4 424.94 355.22 780.16 824.97

86 15.3 483.26 450.86 934.12 972.90

90 14.7 502.99 525.86 1028.85 1066.89

2.- Elabore un cuadro con los datos y resultados obtenidos durante el experimento

que incluyan las T en ºC y las P en Torr.

T gas B (ºC) Volumen

gas A (mL)

Presión Gas A Húmedo

(Torr)

Presión gas B Húmedo

(Torr)

19 19.8 389.82 419.30

28 20 398.01 428.70

39 20.2 418.43 451.34

60 19.8 522.84 562.37

70 19.7 613.54 659.47

80 17.4 780.16 824.97

86 15.3 934.12 972.90

90 14.7 1028.85 1066.89

3.- Trace la gráfica PaVSVa (Curva de Clapeyron) para el gas A.

200

250

300

350

400

450

500

550

12 14 16 18 20 22

Pre

sió

n

Volumen

Curva de Clapeyron

Series1

Polinómica (Series1)

Desarrollo del Cuestionario

6.- Calcule el Número de moles del gas A en cada etapa y la desviación estándar

respecto al valor medio.

Datos:

Tº del laboratorio: 19ºC <> 292.15 ºK

Presión del laboratorio P0 = 752.95 mmHg <> 100385.08 Pa

P = P(g) + P0 = ρgh + 100385.08 =(103 Kg/m3)*(9.8 m/s2)*h + 100385.08

Observamos que la gráfica tiende a una gráfica de un gas ideal entonces aplicando:

n (moles) =PV/RT =PV/(8.314*292.15)

altura (cm) volumen

(cc) Presion (Pa) moles

30 13,8 103325,08 587,04

20 14 102345,08 589,90

10 14,1 101365,08 588,43

0 14,2 100385,08 586,87

-10 14,4 99405,08 589,33

-20 14,9 98425,08 603,78

-30 15,1 97445,08 605,79

Y vemos que la desviación estándar es: 8,13

altura (cm)

volumen (cc)

Presion (Pa)

30 13,8 103325,08

20 14 102345,08

10 14,1 101365,08

0 14,2 100385,08

-10 14,4 99405,08

-20 14,9 98425,08

-30 15,1 97445,08

97000

98000

99000

100000

101000

102000

103000

104000

13,5 14 14,5 15 15,5

RECOMENDACIONES:

Se debe tener en cuenta que no exista escape del gas A durante el proceso

isotérmico, para esto se cambia la posición de la pera y posteriormente se

verifica que el nivel del líquido manométrico en la bureta no varié.

Para poder obtener mejores resultados, procurar que estén bien nivelados el

agua de la pera y de la bureta, con un error menor de 0,1ml.

Procurar no tocar demasiado la manguera que une a la bureta con la pera, ya

que esto puede hacer variar los niveles.

Al realizar las mediciones de los volúmenes en el dos tipos de procesos tener

en cuenta el volumen muerto de la bureta, es decir a la cantidad marcada por

la bureta se le suma el volumen muerto.

Al realizar la medición de la temperatura, se recomienda una agitación previa

para homogenizar la Tº

Al iniciar el procesos isocoro, se debe tener en cuenta que el balón se

encuentre completamente seco para evitar que dentro del balón a parte de gas

halla vapores de agua

No olvidar colocar la plancha de tecnopor (aislante), entre el mechero y la pera

para evitar que aumente el calor de la pera.

CONCLUSIONES:

Los diferentes errores cometidos, al realizar las mediciones, temperatura,

volumen, etc.; hacen que las gráficas difieran en parte de la forma que

deberían tener, esto debido a que la exactitud es muy importante para

optimizar resultados.

Al estar el aire, a bajas temperaturas, y presiones bajas también, este gas tiene

un comportamiento ideal.

A la temperatura de laboratorio en la que se realizó el experimento, el aire es

un gas húmedo, ya que consta de dos fases, vapor y gas seco.

Nuestro gas tiende a cumplir la ley de boyle, es por ello que la gráfica, resulta

una aproximación de una hipérbola equilátera, cóncava hacia los ejes positivos

Al realizar la gráfica P vs T para el gas A(proceso isotérmico) se concluye que el

gas que se tomó en cuenta, actúa de forma muy similar en lo que se vio en la

teoría de los gases ideales, por lo tanto cumple en forma muy cercana la ley de

Boyle que establece que la presión y el volumen varían en forma inversamente

proporcional.

Al realizar el experimento de proceso isócoro se observó también que los datos

plasmados en un grafico a presión varia directamente proporcional al cambio

de la temperatura.