practica 1 quimica industrial

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería
y Ciencias Sociales y Administrativas
Ingeniería Industrial

LABORATORIO DE QUIMICA INDUSTRIAL
PRACTICA No. 1
RELACIÓN ENTRE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS DE UN GAS
Profesor:
Santiago Pedro Smid
Alumnos:
Becerril Velázquez Alejandra
García García Elías
García Hernández Susana
Francisco Reyes José AdrianSecuencia: 2IM39

RELACIÓN ENTRE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS DE UN GAS
 RESUMEN
Desarrollamos una expansión adiabática del aire para determinar el valor de gamma
mediante el método de Clement y Desormes, que consiste en considerar la variación de
presiones en el sistema para encontrar la relación entre Cp y Cv; siendo γExp.=1.65,
comparamos este valor contra el valor teórico, resultandouna diferencia de 17.77%.
 OBJETIVOS
-

Observar el efecto térmico de la expansión adiabática de un gas.
Determinar la relación entre Cp/Cv para determinar gamma en el proceso
adiabático.

 INTRODUCCIÓN TEÓRICA
El método de Clement-Desormes se basa en el enfriamiento que se produce en un gas
cuando se expande según un proceso adiabático. En esta práctica se realizarán
expansionesbruscas que son adiabáticas, durante ese pequeño intervalo de tiempo, pues
no hay tiempo para que el sistema reciba el calor equivalente al trabajo que realiza la
expansión. Según el primer principio de la termodinámica, todo gas que se expande
rápidamente contra la oposición de la fuerza exterior realiza trabajo a costa de su energía
y se enfría. Como la expansión se considera adiabática:ΔE=Q+W y como Q=0, entonces ΔE=W
Lo contrario ocurre cuando el gas se comprime de forma adiabática que aumenta su
energía interna y por ende su temperatura aumenta.
En la figura se representan dos isotermas (T1>T2). El proceso por el camino (12) es un
enfriamiento del gas por expansión adiabática reversible seguido del proceso (23) un
calentamiento a volumen constante, hasta la temperaturainicial.
Cualquier estado definido por la terna de variables (PVT) se puede relacionar con otro
mediante la ecuación de estado del gas:
PV=nRT
La ley de Boyle es la ecuación que relaciona dos estados mediante una transformación
isoterma:
PV= k (T=Constante)
La pendiente de una isoterma en un estado dado por las coordenadas (PVT) es:

2

RELACIÓN ENTRE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS DE UN GASTransformación adiabática
Según el Primer Principio e deduce para dos estados que se unen mediante una
transformación adiabática:

Siendo el exponente

la relación de los calores específicos molares a presión y

volumen constante.
La pendiente de la adiabática en dichas coordenadas (PVT) es

Por lo tanto, la línea de un proceso adiabático tiene mayor pendiente

que otro

procesoisotermo que arranque del mismo punto. Por tanto, se ve gráficamente que un
gas se enfría cuando se expande de forma adiabática y que el enfriamiento es más
grande cuanto mayor es el valor de gamma (γ).
Método de Clement y Desormes
El método consiste en medir la pendiente de
una adiabática y de una isoterma, ya que de
las relaciones encontradas anteriormente, se
deduce que.

Llegando alresultado de:

 MATERIAL UTILIZADO
1

Garrafón de vidrio

Sustancia

1
1
1
1

Perilla de hule
Manómetro diferencial (con agua)
Llave de paso
Tapón de hule trihoradado
Tubería de vidrio y látex

Aire

3

RELACIÓN ENTRE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS DE UN GAS
 DESARROLLO
1.

2.

3.

4.

5.

Se conectó el sistema como se muestra en la
figura 3, tapando el garrafón yconectándolo al
manómetro con agua.
Con la perrilla bombeamos aire hasta que la
diferencia de alturas en el manómetro fuera
mayor a 30 cm.
Tomamos las alturas iniciales del manómetro,
posteriormente,
destapamos/tapamos
el
garrafón de forma muy rápida, esperamos a que
se estabilice el sistema y se vuelve a medir la
diferencia de alturas en el manómetro.
Este último punto se repite 5...