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La atmósfera es la capa de gases que rodea la Tierra, compuesta principalmente por nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y una pequeña proporción de otros gases (1%). Además, contiene vapor de agua concentrado en las capas más bajas, cuya cantidad varía de acuerdo con factores climáticos y geográficos, entre 0% y 5%. Cuanto mayor es la proporción de vapor de agua, menor es la proporción de otros gases debido a la dilución proporcional.
Debido a que algunos componentes son más pesados que otros, los gases más pesados, como el oxígeno, tienden a acumularse en las capas más cercanas a la superficie terrestre. Esto explica por qué la mayor parte del oxígeno se encuentra debajo de los 35,000 pies de altitud, y por qué a mayores alturas, como en la cima del Everest, la cantidad de oxígeno disminuye.
El aire tiene masa y peso, y aunque no tiene una forma definida, puede fluir y adaptarse al espacio en el que se encuentra. Al estar sujeto a cambios de presión, el aire se expande o se contrae debido a la débil cohesión molecular entre sus partículas, llenando el volumen disponible. Estas propiedades hacen que el aire responda a las leyes físicas al igual que otros gases.
Entre sus propiedades fundamentales, presión, temperatura y densidad son esenciales para comprender el comportamiento del aire como fluido y cómo estas afectan al vuelo de un avión.
Materiales
- Balón con tapa esmerilada de 100 ml (puede ser un balón aforado)
- Termómetro análogo o digital
- Frasco lavador o piseta con agua destilada
- Pinzas
- Balanza analítica
- Baño termostadado
Reactivos
- Agua destilada
Procedimiento – Densidad del aire y peso molecular
Masa de aire
Secar en estufa el balón y su tapa, posteriormente dejar enfriar en desecador. Pesar el balón con tapa y anotar el valor.
Anotar el valor de la temperatura ambiente, puede ser leída con el termómetro o con un termómetro ambiental en el laboratorio.
Ajustar el baño termostatado a 30°C. sumergir el balón sin tapa en el baño termostatado con la ayuda de la pinza, procurando que el agua no entre en el balón. Dejar alcanzar el equilibrio termodinámico (aproximadamente 15 minutos).
Medir la temperatura del aire en el interior del balón, si se encuentra a 30°C, tapar el balón, retirarlo del baño y secarlo. Medir su peso en la balanza analítica y anotar el valor.
Repetir el procedimiento a 45, 60, 65 y 70°C. Anotar los valores.
Determinación del volumen real del balón
Tomar el balón y dejarlo enfriar hasta temperatura ambiente. Llenarlo con agua destilada hasta el nivel de la tapa esmerilada, tápelo y asegúrese de que no resta aire en el interior del balón. Pese el balón en la balanza analítica y anote su valor
Después del laboratorio
Consultar el valor de densidad del agua a la temperatura ambiental
Realizar una gráfica de masa contra el inverso de la temperatura absoluta (1/K) para los ensayos realizados. Ajustar una línea a los datos empleando mínimos cuadrados y determinar la pendiente.
Donde:
– \( m_a \) es la masa del gas,
– \( P \) es la presión,
– \( V \) es el volumen,
– \( M_a \) es la masa molar del gas,
– \( R \) es la constante de los gases ideales,
– \( T \) es la temperatura en Kelvin.
Empleando el valor de presión atmosférica del sitio de ensayo despejar el valor de \( M_a \) y compararlo con un valor reportado en la literatura.
Usando el valor de \( M_a \) determinado experimentalmente, y empleando la ecuación de los gases ideales en la forma anteriormente descrita, calcular la densidad del aire para cada uno de los ensayos. Elaborar una tabla de densidad vs temperatura y graficar.
Recomendaciones
Si es posible repetir varias veces las mediciones para obtener una cantidad suficientes de valores que permitan disminuir el error experimental.
Como citar este artículo:
APA: (2025-03-05). Determinación de la densidad y peso molecular del aire. Recuperado de https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/determinacion-de-la-densidad-y-peso-molecular-del-aire/
ACS: . Determinación de la densidad y peso molecular del aire. https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/determinacion-de-la-densidad-y-peso-molecular-del-aire/. Fecha de consulta 2025-05-15.
IEEE: , "Determinación de la densidad y peso molecular del aire," https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/determinacion-de-la-densidad-y-peso-molecular-del-aire/, fecha de consulta 2025-05-15.
Vancouver: . Determinación de la densidad y peso molecular del aire. [Internet]. 2025-03-05 [citado 2025-05-15]. Disponible en: https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/determinacion-de-la-densidad-y-peso-molecular-del-aire/.
MLA: . "Determinación de la densidad y peso molecular del aire." https://quimicafacil.net/manual-de-laboratorio/determinacion-de-la-densidad-y-peso-molecular-del-aire/. 2025-03-05. Web.
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