Informe N1- Ley de Charles

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR 
 
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS 
BIOQUÍMICA Y FARMACIA 
 
Asignatura Fisicoquímica l Nota 
Informe 1 Paralelo P2 
Fecha de realización 03/01/22 Fecha de entrega 10/01/22 
Integrante Pilatasig Gualan Anthony Vinicio 
 
Ley de Charles 
Tema: Dependencia del volumen de los gases con la temperatura 
1.-Objetivo. 
 Estudiar y analizar el comportamiento de dos gases al cambiar la temperatura manteniendo 
la presión constante. 
 Objetivo específico. 
Demostrar que el valor de coeficiente de expansión térmico a 0 °C es el mismo valor para 
cualquier gas en condiciones ideales. 
 
2.-Procedimiento 
Experimento con aire. 
 1) Retirar la aguja del pivote y tapar el pivote sin punta con un poco de plastilina o cualquier 
material que les permita sellar el pivote de tal manera que no pueda salir ni ingresar gas. 
Nota: Colocar la aguja en un lugar seguro para no tener futuros accidentes. 
2) Llenar la jeringa con 4 mL de aire, tapar con el pivote previamente sellado. 
3) Poner el capuchón de la aguja, sellar la jeringa con cinta aislante de cualquier color. 
 
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4) Comprobar el volumen al comprimir el gas presionando ligeramente el pistón y permitir que 
el gas se expanda por sí solo hasta que el pistón se detenga, medir el volumen, y repetir el 
proceso por tres ocasiones. Nota: A este volumen le corresponderá la temperatura de 19.5 
°C que la promedio para la ciudad de Quito. 
5) Colocar la jeringa, con la punta hacia abajo, en un vaso transparente pequeño vacío y 
ubicarlos en la parte inferior del refrigerador por cuatro horas. Nota: Colocar todo el equipo al 
fondo del refrigerador. 
6) Realizar las medidas del volumen del sistema al comprimir ligeramente el pistón y permitir 
que se expanda solo hasta que se detenga (tres veces). Nota: Tratar de realizar las medidas 
al interior del refrigerador y sin sacar la jeringa del vaso. 
7) Colocar la jeringa y el vaso en el congelador del refrigerador por cuatro horas y tomar las 
medidas de volumen como en el paso 6. 
Experimento con anhídrido carbónico (CO2) 
1) En un vaso pequeño colocar una cucharada de bicarbonato de sodio o polvo de hornear. 
 2) Agregar una cucharadita de limón o vinagre y permitir reaccionar hasta se produzcan 
burbujas lentamente. 
 3) Rápidamente comprobar que el vaso esté saturado de CO2 al introducir en el vaso un 
fósforo encendido (deberá apagarse al ingresar). 
 4) Llenar la jeringa con 4 mL del gas formado en la reacción y repetir los procedimientos 
desde el paso 2 del experimento con aire. 
 
 
 
 
 
 
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3.-Datos experimentales 
Tabla N°1. Datos experimentales 
 AIRE CO2 
𝑽(𝒎𝑳) �̃� 𝑽(𝒎𝑳) �̃� 
 
Ambiente 
3,90 
3,83 
3,70 
3,73 3,80 3,80 
3,80 3,70 
Refrigerador 3,70 
3,63 
3,60 
3,56 3,60 3,50 
3,60 3,50 
Congelador 3,40 
3,43 
3,30 
3.30 3,30 3,30 
3,60 3,30 
Elaborado por: Anthony Pilatasig 
4.-Resultados 
1) Calcular la constante de proporcionalidad para un proceso isobárico (ley de Charles) 
usando los datos experimentales T = 20 °C y su respectivo volumen. 
Aire: 
√𝑎𝑖𝑟𝑒
𝑇
= 𝑘 → 𝑘 =
3,73∗10−3𝐿
293,15 𝐾 
= 1,27 ∗ 10−5𝐿𝐾−1 
CO2 : 
√𝐶𝑂2
𝑇
= 𝑘 → 𝑘 = 1,31 ∗ 10−5𝐿𝐾−1 
2) Calcular las temperaturas de la parte baja del refrigerador y del congelador. 
Tabla N°1. Datos experimentales 
 AIRE CO2 
 
 
 
 
Refrigerador 
 
𝑇𝑟𝑒𝑓 =
𝑉𝑟𝑒𝑓̅̅ ̅̅ ̅̅ ∗ 𝑇𝑎𝑚𝑏
𝑉𝑎𝑚𝑏̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅
 
 
𝑇𝑟𝑒𝑓 =
3,63 ∗ 10−3𝐿 ∗ 292,65 𝐾
3,83 ∗ 10−3𝐿
= 277,38 𝐾 
 
 
 
 
𝑇𝑟𝑒𝑓 = 272,01 𝐾 
 
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Congelador 
 
𝑇𝑐𝑜𝑛𝑔 = 262,08 𝐾 
 
𝑇𝑐𝑜𝑛𝑔 = 252, 15 𝐾 
 
3) Por interpolación, calcular el volumen a 0 °C y la pendiente de la curva V = f(T). 
AIRE 
 
T(K) V(L) 
 292,65 0,00383 
277,38 0,00363 
262,08 0,00343 
 
r 1 
m 1,30x10-5 
V0 6,91x10-7 
 
CO2 
 
T(K) V(L) 
 292,65 0,00373 
272,01 0,00356 
252,15 0,00330 
 
r 0,991 
m 1,06x10-5 
V0 6,43x10-7 
 
Elaborado por: Anthony Pilatasig. (2022). 
 
 
0,00383
0,00363
0,00343
0,0034
0,00345
0,0035
0,00355
0,0036
0,00365
0,0037
0,00375
0,0038
0,00385
0,0039
260 265 270 275 280 285 290 295
V=f(T)
0,00373
0,00356
0,0033
0,00325
0,0033
0,00335
0,0034
0,00345
0,0035
0,00355
0,0036
0,00365
0,0037
0,00375
0,0038
250 260 270 280 290 300
V=f(T)
 
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CO2: 
V=k′ T + 𝑉0 
𝑉 = 1,31 × 10−5𝐿𝐾−1 ∗ 𝑇 + 6,43 × 10−7𝐿 
𝑉 = 1,31 × 10−5𝐿𝐾−1 ∗ 273,15𝐾 + 6,43 × 10−7𝐿 
𝑉 = 3,57 𝑚𝐿 
AIRE: 
𝑉 = 3,46 𝑚𝐿 
4) Por extrapolación, calcular la temperatura cuando V = 0 mL. 
AIRE: 
T = V −
VO
k´
 
𝑉 = (1,27 ∗ 10−5𝐿𝐾−1)(𝑇) + 6,91x10−7𝐿 
0𝐿 = (1,27 ∗ 10−5𝐿𝐾−1)(𝑇) + 6,91x10−7𝐿 
𝑇 =
−6,91x10−7𝐿
1,31 ∗ 10−5𝐿𝐾−1
 
𝑇 = −0,052𝐾 
CO2: 
𝑇 = −0,050𝐾 
5) Calcular el coeficiente de expansión térmico a 0 °C. 
Aire: 
∝𝑜=
𝑚
𝑉𝑜
 → ∝𝑜=
1,27𝑋10−5𝐿𝐾−1
3,46𝑋10−3
 
∝𝑜= 3,67 × 10
−3𝐾−1 
CO2: 
∝𝑜= 3,69 × 10
−3𝐾−1 
 
 
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5.- Cálculo del % Error: 
AIRE: 
% Error(aire) = [
3,6610 × 10−3 − 3,67 × 10−3
3,6610 × 10−3
] ∗ 100 = 0,25% 
CO2: 
% Error(CO2) = [
3,6610 × 10−3 − 3,69 × 10−3
3,6610 × 10−3
] ∗ 100 = 0,79% 
 
6. Discusión de resultados 
La ley de Charles dice que, para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al 
aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el 
volumen del gas disminuye, lo que cumple con el experimento ya que en los resultados se 
puede notar que al disminuir la temperatura del gas dentro de la jeringa al estar en el 
refrigerador o congelador el volumen también disminuyó. 
El valor teórico o del coeficiente de expansión térmico (∝), siendo este igual al inverso de la 
temperatura a 0°C, para todos los gases en condiciones ideales, un valor de 3,661 x10-3K-1, 
al ser comparado con el aire y el anhídrido carbónico se obtiene un porcentaje de error de 
0,25% 𝑦 0,79% respectivamente, lo que indica que el experimento se ha realizado 
adecuadamente, ya que existe un error menor al 1% lo que es aceptable, sin embargo, este 
es un error mínimo aleatorio el cual podemos atribuir a la falta de exactitud a la toma de datos 
Según la teoría cinética de gases, un gas está compuesto de un gran número de partículas 
con movimientos caóticos a diferentes velocidades y colisiones elásticas (Castellan, 1983) 
posteriormente al someter al sistema (gases dentro de la jeringa) a bajas temperaturas 
disminuirá la energía cinética por lo que se reducirán las colisiones elásticas y la frecuencia 
de choques de las partículas en las paredes de la jeringa, donde esto se pudo evidenciar de 
forma más visual con la experiencia en el congelador para ambos gases, ya que las paredes 
de la jeringa se encontraban un tanto empañadas debido al cambio de fase del vapor de agua, 
el cual se comienza a condensar, consecuentemente por la disminución de temperatura al 
que fue sometido. 
 
 
 
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7.- Conclusiones. 
• Se estudió y analizó el comportamiento de dos gases (Aire, C𝑂2) en un sistema 
isobárico, tomando en cuenta la ley de Charles que nos dice que al disminuir la 
temperatura los gases se comprimen ya que el volumen es directamente proporcional 
a la misma, siendo el volumen una función lineal de la temperatura lo que se comprobó 
en el experimento. 
• Se demostró que el valor del coeficiente de expansión térmicaa 0°C para todos los 
gases en condiciones de idealidad fue de 3,661 × 10−3𝐾 −1, obteniendo valores 
similares para ambos gases con un porcentaje de error de 0,25% y 0,79% para el aire 
y el anhídrido carbónico respectivamente, confirmando que el coeficiente de 
expansión térmica es el mismo para cualquier gas. 
8.- Referencias Bibliográficas 
• Castellan, G. (1983). Physical Chemistry . California: Addison-Wesley Publishing 
Company, Inc 
• Engel, T., & Reid, P. (2006). QUÍMICA FÍSICA. Pearson. 
.