Determinación de la constante de los gases usando un manómetro y una balanza

Abstract

Resumen: La determinación experimental de la constante universal de los gases R, a partir de la ecuación de estado del gas ideal, pV=nRT, es un experimento clásico de química en el que se genera, mediante una reacción química, una cantidad conocida de gas y se mide su presión, volumen y temperatura. En la propuesta que presentamos a continuación se expone un procedimiento alternativo, sencillo y rápido, consistente en introducir aire a presión dentro de una botella de plástico, mantener constantes volumen y temperatura y dejar salir poco a poco y en etapas el aire interior, tomando medidas cada vez tanto de la presión interior como de la masa de la botella y su contenido. Este procedimiento proporciona un valor aceptable para R sin necesidad de usar material específico de laboratorio y sin generar ningún tipo de residuo, ya que solo se emplea aire a temperatura ambiente. Palabras clave: Gas ideal; Gas real; Determinación de la constante universal R; Estimación de errores. Determination of the universal gas constant using a manometer and a balance Abstract: The experimental determination of the universal constant R for gases, based on the equation of ideal gas state, pV=nRT, is a classic chemistry experiment in which a known amount of gas is generated through a chemical reaction and its pressure, volume, and temperature are measured. In this work we present an alternative, simple and fast procedure, consisting of introducing pressurized air into a plastic bottle, maintaining volume and temperature constants and letting out gradually in stages the internal air, measuring both the internal pressure and the mass of the bottle with its content. This procedure provides an acceptable value for R without the need to use specific laboratory material and without generating any type of waste, since only air at room temperature is used. Para citar este artículo: Tomás-Serrano A., Hurtado-Pérez J. (2020) Determinación de la constante de los gases usando un manómetro y una balanza. Introducción Independientemente de la naturaleza química de un gas, si este se encuentra en unas condiciones de presión y temperatura en las que se puedan ignorar los efectos de las fuerzas intermoleculares, es decir, a una presión baja (del orden de la presión atmosférica o inferior) y una temperatura suficientemente alejada de la temperatura en la que se produce la licuación del gas, la relación entre las variables que definen su estado macroscópico (presión p, volumen V y temperatura T) viene dada, con muy buena aproximación, por la ecuación de los gases ideales (Giancoli 2006): pV =nRT = m M RT , (1) donde n, m y M son, respectivamente, la cantidad de sustancia, la masa y la masa molar del gas considerado, y R es la constante universal de los gases, cuyo valor es de 8,31 J· K-1 · mol-1 en el Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias Universidad de Cádiz. APAC-Eureka. ISSN: 1697-011X