Ley de Boyle

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Ley de Boyle
Andrés David Martínez Almanza, Eduardo Luis Gastelbondo Berrio, 
Dilieny Dayana Díaz Martínez, José Herazo Pérez.
Ing. Emiro López Acosta 
Universidad de Córdoba 
Facultad de Ingenierías.
	
	
	INFORME DE LABORATORIO
Programa: Ingeniería de Alimentos
Introducción
La Ley de Boyle es una de las leyes de los gases ideales, que estudia una relación entre el volumen y la presión de un gas a temperaturas constantes. Esta ley establece que el volumen es inversamente proporcional a la presión, por lo que cuando aumenta la presión, disminuye el volumen, también se expresa la relación con una constante o factor de proporcionalidad identificada como (K), la cual depende de la temperatura del gas.
En esta práctica se buscará confirmar de manera experimental la ley de Boyle, analizando con base en gráficos obtenidos a partir de los datos experimentales de presión y volumen, qué tanto se ajusta el aire al comportamiento ideal a las condiciones de trabajo en el laboratorio.
Objetivos
Estudiar la ley de Boyle a presiones moderadas por encima y por debajo de la presión atmosférica, utilizando métodos analíticos y gráficos.
Materiales y reactivos
· Tablero milimétrico
· Tubo en forma de U
· Cápsula de porcelana
· Gotero
· Mercurio (Hg)
Fundamento teórico
Robert Boyle señaló que el volumen de un gas a temperatura constante disminuía cuando aumentaba la presión a la que estaba sometido, y que de acuerdo con los límites de su exactitud experimental, “el volumen de cualquier cantidad definida de gas a temperatura constante variaba intensamente a la presión ejercida sobre él”, generalizando que se conoce como la ley de Boyle. Que se expresa matemáticamente sí:
Donde:
V = Volumen del gas
P = Presión del gas
K1 = Factor de proporcional
De la ecuación anterior se deduce: 
 (Ecuación 1)
De lo cual se deduce que si en cierto estado la presión y el volumen del gas son P1 y V1, mientras que en otros estados son P1 y V2 se cumple a temperatura constante:
La ecuación nos mostrará la representacion grafica de dicha ecuación que es la familia de hipérbolas, donde K1 es función únicamente de la temperatura. 
La presión final P, puede considerarse formada por la presión atmosférica B, más una presión adicional P el signo algebraico depende de si la presión final está por encima o por debajo de la presión atmosférica. 
Por lo tanto la ecuación 1 puede escribirse:
Si se hace , entonces la ecuación anterior se hace:
 (Ecuación 2)
Donde:
K = Constate a las condiciones dadas
X = 1/V
B = Presión atmosférica
P = Presión de la columna de mercurio
La ecuación 2 es la ecuación de una línea recta obtenida al graficar la presión adicional P, Vs 1/V o X. El valor de B será el intercepto en el eje de las presiones (cuando 1/V = 0). Este intercepto da el valor de la presión atmosférica en el momento del experimento.
Procedimiento
Se siguieron los siguientes pasaos empleando un equipo como se muestra en la figura 1.
Figura 1.
Se ubicó el montaje en un sitio iluminado para facilitar las lecturas milimétricas, luego se introdujo mercurio por el extremo abierto del tubo dejando encerrado un volumen de aire en el otro brazo. Se midió la longitud de la columna de aire, la cual es proporcional al volumen de este encerrado y la diferencia de altura de la columna de mercurio en ambos brazos, luego se agregó más mercurio por el extremo abierto y se encontró nuevamente la diferencia entre las dos columnas de mercurio. Este procedimiento se repitió hasta obtener nueve lecturas.
Resultados
Se obtuvieron los siguientes resultados:
	N° de lectura 
	Longitud de la columna de aire en cm
	Diferencia de nivel de la columna de mercurio en cm
	1
	99
	1,5
	2
	98,5
	0,8
	3
	98
	0,8
	4
	97,6
	1
	5
	97
	1
	6
	96,7
	0,6
	7
	96,3
	0,7
	8
	95,8
	0,7
	9
	95,1
	0,8
Tabla 1
Con un diámetro del tubo de 0.7 cm se halló el volumen de la columna de aire y de la diferencia de la columna de Hg. En la tabla 2 se muestran los resultados:
	V (cm3) de la columna de aire
	V (cm3) de la diferencia de la columna de mercurio
	38,09
	0,57
	37,90
	0,30
	37,71
	0,30
	37,55
	0,38
	37,32
	0,38
	37,21
	0,23
	37,05
	0,26
	36,86
	0,26
	36,59
	0,21
Tabla 2
Análisis de resultado
Durante la práctica se pudo observar que a medida que se le agregaba mercurio el tubo, la columna de aire atrapado disminuía. Esto es, la presión ejercida sobre el gas por el mercurio que se agrega al tubo, es igual a la presión atmosférica, así se aprecia que un aumento en la presión, debido a la adición mayor de mercurio, conduce a la disminución del volumen del gas y a un desnivel en la columna de mercurio; Boyle noto que cuando la temperatura se mantiene constante, el volumen de una cantidad dada de gas se reduce cuando la presión total aumenta.
En la tabla 2 se nota la disminución del volumen de la columna de aire a medida que se agrega cierta cantidad de mercurio, debido a que la presión total (presión del mercurio más la presión atmosférica) aumenta.
Conclusión
Se puede concluir que, a partir de lo realizado anteriormente, el volumen es inversamente proporcional a la presión a temperatura constante. Considerando que la densidad del gas no varía con la altura, se puede decir que la presión del gas es igual en todos los puntos, para un mismo fluido.