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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA INGENIERÍA EN SISTEMAS AUTOMOTRICES LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA Nº DE PRACTICA: 3 TITULO DE PRACTICA: DETERMINACION DEL PESO MOLECULAR GRUPO: 2SV2 EQUIPO: INTEGRANTES: Ochoa López Juan Daniel

FECHA: MIÉRCOLES 13 DE MARZODE 2019 NOMBRE DEL PROFESOR: GUEVARA VILLANUEVA MA. TERESA

LEYES DE LOS GASES PRESIÓN, VOLUMEN Y TEMPERATURA. Las moléculas de los gases se mueven continuamente debido a la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, con más velocidad se moverán las moléculas.Pero la temperatura no se mide en la escala normal de temperaturas, la escalaCelsius o Centígrada, sino en una escala especial llamada escala Kelvin o escalaabsoluta. A -273ºC las moléculas estarían quietas. Por eso no puede haber unatemperatura más baja. En la escala Kelvin, 0 K equivale a -273ºC. Y nopueden existir temperaturas inferiores, así que no pueden existir temperaturasnegativas. Para pasar de una escala a otra basta sumar o restar 273. Así,100ºCserán 100 + 273 = 373K y 500K serán 500 - 273 = 227ºC. Es en esta escala detemperatura en la que deberemos medir siempre la temperatura de un gas. Lasmoléculas de gas ocupan un volumen y en él se mueven y desplazan. Aunque en el Sistema Internacional el volumen se mida en m3 (metros cúbicos),cuando se trata de gases el volumen que ocupa se mide en litros (l). Pero no hayque olvidar que 1 litro equivale a 1 dm3 (decímetro cúbico), es decir, que 1000 lson 1 m3. Como las moléculas de gas se están moviendo, chocarán con elrecipiente que las contiene (y entre sí, claro). Al chocar, ejercerán una presión. Ley de Dalton de las Presiones Parciales Hasta ahora nos hemos centrado en el comportamiento de sustancias gaseosas puras, pero en los experimentos a menudo se utilizan mezclas de gases. En éste y todos los casos que implican mezclas de gases, la presión total del gas se relaciona con las presiones parciales, es decir, las presiones de los componentes gaseosos individuales de la mezcla. Dalton formuló una ley, que actualmente se conoce como ley de Dalton de las presiones parciales, la cuál establece que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas ejercería se estuviera solo. Considere el caso en el que dos gases A y B, están en un recipiente de volumen V. La presión ejercida por el gas A, de acuerdo con la ecuación del gas ideal es:

Donde nA es el número de moles de A presentes. Del mismo modo, la presión ejercida por el gas B es:

En una mezcla de gases A y B, la presión total Pt es el resultado de las colisiones de ambos tipos de moléculas A y B, con las paredes del recipiente. Por tanto, de acuerdo con la ley de Dalton, Pt = PA + PB

donde n, es el número total de moles presentes. Así, para una mezcla de gases, la PT depende sólo del número total de moles de gas presente, no de la naturaleza de las moléculas del gas. Para darse cuenta cómo está relacionada cada presión parcial con la presión total:

Donde XA se denomina la fracción molar del gas A. expresa la relación del número de moles de un componente con el número de moles de todos los componentes presentes. La presión parcial de A se puede expresar como: PA = XAPT Del mismo modo: PB = XBPT Si un sistema tiene más de dos gases, la presión parcial del componente i se relaciona con la presión total por: Pi = Xi PT LEY DE LOS VOLUMENES PARCIALES DE AMAGAT Una ley similar a la de Dalton es la Ley de Amagat de los volúmenes parciales. Dice que en una mezcla de gases, el volumen total puede ser considerado como la suma de los volúmenes parciales de los constituyentes de la mezcla:

El volumen parcial de cada constituyente es el volumen que ocuparía el gas si estuviera presente solo a una temperatura dada y a la presión total de la mezcla. Se puede calcular mediante:

en donde Xi es la fracción mol del i-ésimo componente y esta dado por el cociente entre el número de moles de " i " (ni) respecto al número total de moles (nT):

Ecuación General de los Gases En las leyes de los gases, la de Boyle, la de Charles y la Gay-Lussac, la masa delgas es fija y una de las tres variables, la temperatura, presión o el volumen, también es constante. Utilizando una nueva ecuación, no solo podemos variar la masa, sino también la temperatura, la presión y el volumen. La ecuación es PV = nRT Principales Ecuaciones de Estado para Gases Reales La primera y más sencilla ecuación de estado, es la ecuación para el gas ideal,que proviene de la combinación de dos leyes: la ley de Boyle y la de Gay-Lussac o Charles. La expresión de esta ecuación es : PV = nRT Esta ecuación conduce a conclusiones irreales con relación al gas ideal. Como por ejemplo a 0º K de temperatura y presión constante, el volumen es cero; asimismo, el volumen tiende a cero cuando la presión se hace infinitamente grande. Estas predicciones no corresponden al comportamiento observado de los gases reales a temperatura bajas y altas presiones .En la práctica esta ecuación se puede utilizar como una aproximación (error del5%). Esta ecuación es más precisa cuando la temperatura está sobre la temperatura crítica y la presión bajo la presión crítica. LA ECUACIÓN DE VAN DER WAALS La ecuación de estado de un gas ideal es PV=nRT P es la presión del gas, V es el volumen, T es la temperatura, n es el número de moles y R la constante de los gases Describe aproximadamente la conducta de los gases reales a muy bajas presiones. La ecuación de van der Waals tiene en cuenta el volumen finito de las moléculas y las fuerzas atractivas que una molécula ejerce sobre otra a distancias muy cercanas entre ellas.

Las constantes a y b son característicos de cada gas y se obtienen a partir de los datos de la presión, Pc, volumen Vc y la temperatura Tc crítica. El punto crítico es un punto de inflexión de la isoterma Tc en el diagrama P-V de modo que se cumple que

De estas dos ecuaciones obtenemos, el volumen Vc y la temperatura Tc crítica.

Sustituyendo Vc y Tc en la ecuación de van der Waals obtenemos la presión crítica, Pc,

Escribimos la ecuación de van der Waals universal más simple en términos de nuevas variables: p=P/Pc, v=V/Vc y t=T/Tc

En el punto crítico pc=1, tc=1 y vc=1. Como vamos a dibujar las isotermas en un diagrama P-V, despejamos la presión p.

Creamos un script para representar las isotermas de temperaturas t=0.8,0.9,1.0,1.1 y 1.2. Señalamos con una marca el punto crítico tal como se aprecia en la figura

ECUACION DE BERTHELOT La ecuación de estado de Berthelot es ligeramente más compleja que la ecuación de Van der Waals. Esta ecuación incluye un término de atracción intermolecular que depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma: Teniendo en cuenta el peso:

Teniendo en cuenta la densidad:

Esta ecuación al igual que la de Van der Waals predice un valor para Zc igual a 0,375, por lo que no es aconsejable utilizar cerca del punto crítico. Para esta ecuación el factor de compresibilidad crítico tiene un valor de 0,28, el cual se acerca bastante al valor promedio experimental de Zc para la gran mayoría de los gases no polares. Esta ecuación incluye un término de atracción intermolecular que depende tanto de la temperatura como del volumen. La ecuación tiene la siguiente forma: P = presión del gas v = volumen del gas por mol T = temperatura del gas R (cte.) = 0.082/mol*K

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/waals/waals.html fecha de investigacion lunes 19 de marzo 2019 http://termo4to.blogspot.com/2016/03/ley-de-los-volumenes-parciales-de-amagat.html fecha de investigacion lunes 19 de marzo 2019 https://rodas5.us.es/file/96934121-71ed-4ee8-23d947cd5960c452/1/tema10_word_SCORM.zip/page_10.htm fecha de investigacion martes 20 de marzo 2019

CONCLUSIONES: Esta ecuación es muy importante debido a que tiene usos muy prácticos en la industria, que trata con sustancias químicas y de las cuales es necesario determinar mediante cálculos el tipo de cuestiones de sus propiedades como su densidad, peso molecular, volumen, peso, temperatura crítica y presión critica. Una de las aplicaciones de la ecuación de Berthelot es que se puede ocupar en las empresas para las determinar cuál es la sustancia contenida en cierto recipiente si se conocen su peso molecular. Se puede comprobar que la ecuación de Berthelot mejora el resultado de la ecuación e los gases ideales aportando elementos para que estos puedan considerarse reales, así mismo también hay que tener en cuenta que esta ecuación es la más exacta de las ecuaciones de estado para determinar el peso molecular de una sustancia