EXPERIMENTOS SOBRE LAS LEYES DE LOS GASES

 

 

 

 

En el laboratorio del Instituto y en cursos de formación docente realizamos varios experimentos sobre las leyes de los gases, en los que se usan sensores de las magnitudes que determinan su estado (presión, volumen y temperatura).

 
Presión y volumen
 

Para estudiar la relación entre presión y volumen (ley de Boyle) se utiliza un sensor de presión conectado a una jeringuilla graduada.

 

 

 

Los estudiantes miden valores de la presión y del volumen correspondiente del aire encerrado, tomando la precaución de esperar un poco de tiempo entre las mediciones con objeto de asegurar que la temperatura del aire encerrado se equilibre cada vez con la temperatura ambiente y así permanezca constante.

Haz clic encima de cualquiera de las imágenes adjuntas para ver los detalles de este experimento.


 
Presión y temperatura
 

Para estudiar la relación entre la presión y la temperatura (segunda ley de Gay-Lussac) se precisa un montaje un poco más sofisticado. Un diseño posible (usado por profesores en un curso de formación docente) introduce hielo con sal común en una probeta. Seguidamente, se introduce en el interior de la probeta  la jeringuilla con aire encerrado y el sensor de temperatura. Desde ese momento se toman mediciones de la presión del aire encerrado en la jeringuilla y de la temperatura del agua que la rodea (muy próxima a la de dicho  aire), puesto que dicha temperatura va aumentando paulatinamente a medida que evoluciona hacia el equilibrio térmico con el ambiente.

 

 

Una buena alternativa, que no requiere usar hielo, es calentar el aire encerrado en un matraz “al baño María” después de introducir dicho matraz en un vaso de precipitados con agua. El sensor de presión se conecta al matraz y el de temperatura se introduce en el agua. El profesor Mikel Etxaniz usó este diseño en un experimento pionero realizado en los cursos 2002-03 y 2003-04. Forma parte de un trabajo sobre "Los Gases", que fue Premio Nacional "Giner de los Rios" en 2004. Haz clic en la imagen adjunta para ver los detalles de una replica actual del mismo experimento. Tiene el interés añadido de contrastar el cero absoluto (se comprueba buscando la temperatura del aire encerrado correspondiente a una presión nula del mismo).


 
Presión y número de partículas
 

También es posible estudiar la relación entre la presión y el número de moléculas, aunque para ello es preciso un diseño ingenioso, como el propuesto por el profesor Etxanitz, que usa  la reacción química del magnesio (Mg) con cloruro de hidrógeno (HCl) para producir gas hidrógeno (H2) en cantidades proporcionales entre sí.

 

 

El diseño experimental conecta al matraz un sensor de presión dedicado a medir el aumento de presión que produce el hidrógeno (H2). Ese aumento de presión representa la presión P que ejercerían las N moléculas de hidrógeno (H2) obtenidas tras la reacción si no hubiera aire y, repitiendo la medición con una masa de magnesio (Mg) doble, se obtiene la presión P correspondiente a 2N moléculas de hidrógeno (H2), etc. En el experimento se obtienen unos resultados excelentes y la práctica resulta muy instructiva al requerir la consideración de bastantes aspectos de interés. Haz clic en la imagen adjunta para ver los detalles.


 
Presión, volumen y temperatura
 

Se puede contrastar expresamente la ley de los gases ideales involucrando simultáneamente en el experimento a tres variables: presión, volumen y temperatura (para una cantidad fija de gas).

 

 

Con el montaje que muestra la fotografía adjunta, se usan simultáneamente el sensor de temperatura y el de presión y se toman mediciones del volumen aprovechando la graduación de la jeringuilla.

Para ver los detalles del experimento, haz clic encima de la fotografía.


 
Experimentos con globos
 

Nos referimos finalmente a un conjunto de experimentos realizados con globos en un curso de formación docente, en sesión dirigida por el profesor Vicent Soler del IES "Sixto Marco" de Elche y completados también por el profesor Mikel Etxaniz. Los globos ofrecen muchas posibilidades para poner a prueba el modelo cinético-corpuscular de la materia, no únicamente aplicado a los gases (al aire encerrado y al aire exterior), sino también al propio globo, de material elástico.

 

 

En este caso se ha estudiado la relación entre la presión interna de un globo (ejercida por el aire encerrado) y a la presión externa (ejercida por el aire atmosférico). El hecho de que también intervenga la tensión superficial (ejercida por el propio globo) permite plantear una serie de experimentos muy interesantes que arrojan luz sobre el significado e interpretación de esta propiedad.

Haz clic encima de la fotografía adjunta para consultar estos experimentos.

 

 
Modelo cinético corpuscular (Volver al índice)

Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"