Lección Teach
Gay-Lussac: por qué usamos kelvin
Observa un ensayo real y compara qué ocurre al calcular P/T con temperatura en Celsius y en kelvin.
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Resultados de aprendizaje
Convertir temperaturas Celsius a kelvin en datos reales del laboratorio.
Calcular y comparar varios valores de P/T(K).
Explicar por qué el cociente de la ley de gases usa temperatura absoluta.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
La escala cambia el significado
5 min
Dos equipos analizan el mismo recipiente calentado. Uno divide la presión entre grados Celsius; el otro, entre kelvin. ¿Podrían llegar a conclusiones muy distintas sólo por elegir otro cero de temperatura? El cero de Celsius se eligió a partir del agua; no significa ausencia de movimiento térmico. Kelvin usa otro punto de partida: 0 K es el límite inferior de temperatura. Compararás ambas formas de calcular antes de decidir cuál representa mejor la relación.
De Celsius a kelvin
Usa la figura como recordatorio de conversión. Cada par de marcas representa la misma temperatura en las dos escalas. En la tabla, usa K = °C + 273,15.
El modelo ideal trataría P/T(K) como constante. ¿Qué predices para las lecturas reales?
Justifica tu elección en una frase. Puedes referirte al modelo ideal o a la incertidumbre de las medidas reales.
Observa la fuente de los datos
12 min
Abre el laboratorio y observa el calentamiento de la misma muestra de etanol a volumen fijo. Antes de iniciar, prepara en papel o en una nota dos filas con las columnas tiempo, temperatura y presión. Cerca de 00:30 y 03:30 registrarás temperatura en °C y presión en kPa; después convertirás ambas temperaturas a kelvin. La actividad también incluye filas del mismo ensayo para comparar.
Abrir el laboratorio de Gay-Lussac
La muestra sellada contiene siempre la misma cantidad total de etanol y el recipiente mantiene volumen fijo. El modelo ideal trata también como fija la cantidad en fase gaseosa; el laboratorio registra temperatura y presión, no la cantidad en cada fase.
Abre el laboratorio desde el botón de esta actividad.
En la pantalla de configuración, selecciona la única muestra disponible: 0,014 mol de etanol.
Inicia una sola observación, de unos 4 minutos. Durante el ensayo, anota las lecturas aproximadas de temperatura y presión en los momentos indicados en la tabla siguiente.
Vuelve a TEACH y completa esa tabla antes de continuar con el análisis.
Lecturas del laboratorio
Los tiempos ya están escritos. Copia las lecturas observadas en las columnas de °C y kPa. Las unidades aparecen en los encabezados. Después convierte cada temperatura a K y redondea a una décima. Por último, calcula cada P/T(K) y conserva cuatro decimales.
| Tiempo del ensayo (min:s) | Temperatura °C | Presión kPa | Temperatura K | P/T(K) kPa/K |
|---|---|---|---|---|
Después de completar la tabla, ¿qué observas al comparar tus dos valores de P/T(K)?
Compara los cocientes
13 min
La lista contiene tres puntos de referencia ya calculados del mismo ensayo. Se han redondeado primero las temperaturas Celsius a una décima, después se ha sumado 273,15 y se ha redondeado kelvin a una décima; P/T se muestra con cuatro decimales. Úsala como consulta. Tus propios dos cocientes siguen siendo los que calculaste a partir de las lecturas del laboratorio.
Datos de referencia
- Medida 1: T = 23,9 °C = 297,1 K; P = 87,76 kPa; P/T = 0,2954 kPa/K.
- Medida 41: T = 34,9 °C = 308,1 K; P = 91,36 kPa; P/T = 0,2965 kPa/K.
- Medida 61: T = 44,6 °C = 317,8 K; P = 95,48 kPa; P/T = 0,3004 kPa/K.
Cálculo con Celsius. Calcula y completa este formato: Cociente inicial = ___ kPa/°C; cociente final = ___ kPa/°C; cambio relativo = ___ %. Usa 87,76 / 23,9, 95,48 / 44,6 y |último - primero| / primero × 100. Redondea los cocientes a dos decimales y el porcentaje a una décima.
Cambio con kelvin. Usa el primer y el último cociente de la lista de referencia para calcular |último - primero| / primero × 100. Escribe la operación y el porcentaje, redondeado a una décima.
¿Con qué escala resulta más estable el cociente calculado?
Justifica la elección anterior comparando el cambio relativo que calculaste con Celsius y el que calculaste con kelvin a partir de la lista de referencia. No vuelvas a calcularlos.
Decide qué escala representa mejor la relación
8 min
Ya has calculado cocientes usando dos escalas que representan las mismas temperaturas, pero sitúan el cero en lugares distintos. Usa la estabilidad de los cocientes y la posición de cada cero para construir tu conclusión. Limita la respuesta a comparar escalas de temperatura; las pequeñas diferencias entre lecturas reales impiden afirmar que has obtenido una constante exacta.
Conclusión. En 2-3 frases, indica qué escala resulta adecuada para la ley y explica por qué su cero físico importa. Usa al menos uno de tus porcentajes como evidencia.
Compara el resultado de tus dos cocientes P/T(K) con tu predicción inicial. ¿Qué haces con la predicción?