Experiencia de Boyle

¿Será fácil reproducir los experiementos que condujeron a Boyle a descubrir la ley que relaciona P y V para gases cuando T y n son constantes?
Objetivos

Leer presiones en un manómetro de "aire a presión".

Tomar una serie de medidas de P y V.

Realizar una representación gráfica de V frente a P e interpretarla.

 

Robert Boyle, alrededor de 1660, experimentó con un manómetro que contenía aire atrapado en la parte cerrada del tubo en U.
Modificaba la presión a la que se encontraba el aire según iba variando la cantidad de Hg. La temperatura se mantenía constante durante la experiencia al igual que la cantidad de aire.
Aquí se simula su experimento: mide la Presión del aire encerrado, el volumen que ocupa y después haz una representación gráfica de los resultados.

Medir presiones y volúmenes de gases

¿Cómo medir la presión del gas atrapado en un manómetro?

La presión en A y en A' es la misma: son puntos del mismo líquido que están a la misma altura.
La presión en A es la presión atmosférica: Patm.
La presión en A' es la presión del Hg (PHg) más la presión del gas encerrado (Pgas).
Luego     Patm= PHg + Pgas; por lo que: Pgas = Patm - PHg

Basta con medir la diferencia de alturas de la columna de Hg (y restarla a la presión atmosférica) para conocer la presión del gas. ¡El resultado no es igual cuando la columna de Hg de la derecha está por encima de la izquierda!.Comprueba que el signo - se transforma en +.

¿Cómo medir el volumen de gas atrapado en un manómetro?

Hay que suponer que el tubo es un cilindro. El volumen de su interior es V= p. r2. h donde r es el radio interior del tubo.

Así pues, basta con medir h del gas (y luego multiplicarlo por un factor) para conocer el volumen que ocupa el gas.

 

EXPERIENCIA

Haciendo clic sobre los botones -Hg- y +Hg+ se puede ir variando la presión a la que se encuentra el aire comprimido.

  1. Mide la presión de Hg, Calcula la presión del gas; (Patm - PHg) si la rama derecha está más baja que la izquierda y (Patm - PHg) si es al revés. Imaginemos que la presión atmosférica de hoy son 760 mm de Hg (o torr). Introduce el valor de la Presión del gas en mm de Hg en la casilla correspondiente.

  2. Mide la altura de la columna de aire;¡ ojo la parte superior son 1040 mm!, el ordenador calcula el volumen que ocupa en mL. Se supone que el radio interior del tubo es de 2,143 cm.

  3. Añade esta pareja de valores (Añadir punto) y el ordenador lo representa gráficamente.

  4. Modifica la cantidad de Hg con -Hg- y +Hg+ y repite el proceso, procurando medir a presiones muy altas (1120 torr) y muy bajas (660 torr). Si haces clic con el botón derecho del ratón sobre la gráfica se abrirá una ventana con ella.

 
Presión aire = torr
Altura aire  = mm

 


Presión
(torr)		 Volumen
(mL)

Si las medidas son correctas podrás comprobar que el producto de las Presiones por los Volúmenes se mantiene constante (dentro de los márgenes de error con los que se trabaja ) o que la Gráfica V/P es una hipérbola equilátera. Esto ocurre siempre que la temperatura y la cantidad de aire no varíen durante la experiencia. Lo que se conoce como Ley de Boyle.

Si no has comprendido muy bien cómo se leen presiones Manómetro
Si quieres estudiar la Ley de Boyle de una forma más intuitiva Gases: presión y volumen
Si ha quedado todo claro Cálculos usando la Ley de Boyle

                   

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BoylesLaw Copyright © 2000-2001: David N. Blauch All Rights Reserved. Enviad comentarios, sugerencias e informes de fallos a dablauch@davidson.edu. Esta lección y la adaptación del applet ha sido diseñada por C.Palacios.