Practica laboratorio

GRADO EN FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA II
CURSO 2010-2011 1ER CUATRIMESTRE

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Determinación del coeficiente adiabático de gases por el método de Rüchardt
1. ObjetivoDeterminación del coeficiente adiabático del argón (Ar) y del dióxido de carbono (CO2) por el método de Rüchardt. 2. Introducción teórica Consideremos un cierto volumen V0 de gas encerradoadiabáticamente en un cilindro con pistón. En equilibrio tendrá una cierta presión P0. Imaginemos que el pistón se separa de su posición de equilibrio una cierta distancia x, aparecerá sobre el mismo una fuerzadebido a la variación de presión que experimenta. Entonces, la ecuación de movimiento para el pistón vendrá dada por:

,

(1)

donde P es la nueva presión que adquiere el gas cuando se varía laposición del pistón una cantidad x y S es la superficie del pistón. Como el sistema está térmicamente aislado, las variaciones de presión se relacionarán con las de volumen a través de una transformaciónadiabática cuya ecuación podemos escribir como:
⁄

1 ,

(2)

donde γ es el coeficiente adiabático del gas, que es el cociente de sus capacidades caloríficas a presión y a volumen constante. Silos desplazamientos x de la posición de equilibrio se consideran pequeños, se puede desarrollar en serie (hasta primer orden) el cociente que aparece en la ec. (2). Sustituyendo este resultado en laec. (1) tendremos que:

0.

(3)

La solución de esta ecuación diferencial serán oscilaciones en torno al punto de equilibrio con frecuencia:

,

(4)

por lo tanto, midiendo el periodo dela oscilación podremos fácilmente determinar el coeficiente adiabático del gas. 3. Método experimental 3.1. Material Matraz redondo de vidrio con entrada de flujo de aire, tubo de oscilación y pistónde plástico. Botella de Ar con manorreductor. Botella de CO2 con manorreductor. Célula fotoeléctrica para contar oscilaciones con trípode. Cronómetro. 3.2. Realización experimental Se conecta el...