Solucionario capitulo 7 purcell 9na edición

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL

LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA B




Profesor:



Título de la práctica:

Experimento de Clement y Desormes.


Nombre:



Fecha de entrega del informe:



Paralelo:

Año:






OBJETIVOS

Medir la relación de los calores específicos del aire a presión constante y volumen constante (γ) deacuerdo al método de Clement y Desormes.

RESUMEN

Determinaremos la relación γ entre los calores específicos de un gas, produciendo una compresión (o expansión) del gas a baja presión y temperatura ambiente contenido en un recipiente, que puede entonces suponerse en principio adiabática.

Determine the ratio of specific heats γ of a gas, producing acompression (or expansion) of gas at lowpressure and room temperature in a container, which can then in principle assumedadiabatic.

INTRODUCCIÓN
El gas se halla contenido en un recipiente a la temperatura ambiente y a una presión Pi ligeramente superior a la atmosférica. Sea vi el volumen específico del gas en estas condiciones. Abriendo y cerrando rápidamente la válvula esférica, se produce una expansión adiabática (no hay prácticamentetiempo para la transmisión de calor a través de las paredes del recipiente) hasta la presión atmosférica P0, y volumen específico final vf. La temperatura del gas en el interior del recipiente, por efecto de esta expansión, desciende ligeramente por debajo de la del ambiente.
Esta expansión adiabática se puede suponer aproximadamente cuasi-estática.
1. Accionando el inflador  añadimos aire alrecipiente, y aumentamos su presión al no variar el volumen. De modo que, el estado inicial del aire contenido en el recipiente es el siguiente:
• Temperatura ambiente T1
• Presión p1 algo superior a la presión atmosférica p0.
• n1 moles de aire contenido en el volumen V1 del recipiente.
2. Se abre la llave que comunica el recipiente con la atmósfera, el aire experimenta unatransformación adiabática, disminuyendo rápidamente su presión, hasta alcanzar la presión atmosférica p0.
• Temperatura T2
• Presión p0
• n2 moles de aire en el volumen fijo V1 del recipiente. O bien, n1 moles en el volumen mayor (expansión) V2=V1n1/n2.
3. Se cierra la llave y se espera cierto tiempo a que el aire del recipiente vuelva a adquirir la temperatura ambiente(calentamiento a volumen constante). El estado final será
• Temperatura T1
• Presión p2
• n2 moles de aire en el volumen V1 del recipiente, o n1 moles en el volumen V2.
|[pic] |El proceso 1-2 es adiabático, por tanto, |
| |[pic]|
| |Como el estado inicial 1 y el estado final 3 tienen la |
| |misma temperatura, se cumple |
| |p1V1 = p2V2 |


Eliminando las cantidadesdesconocidas V1 y V2 de este sistema de dos ecuaciones, tenemos.
[pic]
Despejando el índice adiabático γ
[pic]
Las presiones p1 y p2 las podemos poner como suma de la presión atmosférica más lo que nos marca el manómetro. Si ρ es la densidad del líquido manométrico, de la ecuación fundamental de la estática de fluidos tenemos.
p1 = p0 + ρgh1
p2 = p0 + ρgh2
[pic]
Como presionesmanométricas ρgh son muy pequeñas comparadas con la presión atmosférica p0podemos hacer la siguiente aproximación ln (1+x) ≈ x Y tenemos finalmente, una expresión muy simplificada.
[pic]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Bombee al frasco una pequeña cantidad de aire y cierre la conexión a la bomba con la abrazadera de compresión, la diferencia del nivel del liquido en los brazos del manómetro debe ser del...