Capacidad Calorica De Un Gas

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento de Química
Ingeniería en Biotecnología Molecular


















Informe de Laboratorio N° 3

Determinación de la razón entre las capacidades caloríficas de los gases.





Diego Cortez Milán
Diegonahuel@gmail.com

Melissa Gómez Ríos
meli16gomez@gmail.com

Bárbara Rojas San MartínBiobarbara.rsm@gmail.com

Fecha realización experimento:
Viernes 16 diciembre 2011





Resultados brutos obtenidos

En esta sesión experimental, se determinó la diferencia de altura en la columna de agua en un manómetro conectado a un recipiente de 10 [L], variando la presión interna de dicho recipiente.
Se hicieron 14 mediciones, detalladas en la Tabla I, donde H1 corresponde a la altura registrada en elmomento de la compresión del aire, y H2 a la altura alcanzada durante la estabilización del sistema luego de que éste se expande adiabáticamente.

Tabla I. Alturas observadas en la columna de agua dependientes de los cambios de presión de la presión interna del recipiente (sistema).

|Experimento |H1 [cm] |H2 [cm] |
|1 |10,0 |2,4 |
|2|14,6 |3,5 |
|3 |11,0 |2,6 |
|4 |11,6 |2,7 |
|5 |11,7 |2,6 |
|6 |13,6 |3,2 |
|7 |12,1 |2,8 |
|8 |12,6 |2,8 |
|9 |9,80 |2,3 ||10 |12,9 |3,0 |
|11 |8,20 |2,1 |
|12 |12,8 |3,2 |
|13 |11,0 |2,6 |
|14 |13,2 |4,0 |

Análisis de datos
En la sesión experimental se trabajó con un sistema prácticamente adiabático (no hay intercambio de calor con el entorno).Suponiendo comportamiento ideal para los gases de la mezcla contenida en el recipiente, podemos encontrar la expresión que nos permite calcular el valor de γ (razón entre Cp/Cv). Un proceso adiabático se puede representar como se observa en la figura 1, donde además sabemos que para este tipo de proceso del sistema PVγ es constante.
[pic]
Figura 1. Representación gráfica del experimento deClément-Desormes.


En el experimento de Clément-Desormes, en primer lugar ocurre un proceso de contracción adiabática, los procesos adiabáticos se rigen por la Ley de Poisson: PAVγA = PBVγB (1), donde el estado A corresponde al estado inicial del sistema, y el estado B es la situación al cabo del proceso. Como se dijo anteriormente, asumimos comportamiento ideal de los gases (PV=nRT) (2), usandoálgebra simple, se re escribe la ecuación de la ley de Poisson de la siguiente manera:
[pic] (3)
Experimentalmente se observa que una contracción adiabática conlleva un aumento de la temperatura del sistema, por lo tanto el siguiente paso es un enfriamiento a volumen constante (desde el estado B al estado C). De acuerdo a la Ley de Gay-Lussac la presión de un gas es directamente proporcional a latemperatura cuando el volumen se mantiene constante. Introduciendo esta ley en la ecuación (3), se obtiene que:
[pic] (4)
El objetivo de este trabajo práctico es calcular el valor experimental para γ, entonces basta con aplicar la función logaritmo a la ecuación (4):
γ = [ln (PA/PB)] / [ln(PA/PC)] (5)
Luego la razón entre las capacidades calóricas específicas (γ), es dependiente de lapresión de los tres estados por los cuales atraviesa el sistema. Estas medidas fueron determinadas utilizando un manómetro cuya columna fue de agua (ρ = 1 g/mL). De esta forma, aplicamos el principio de Pascal para calcular las presiones del sistema:
PA = P0 – ρ g hA (6)
PB = 1 atm (presión atmosférica) (7)
PC = P0 – ρ g hC (8)
Entonces, utilizando las ecuaciones (6), (7) y (8), podemos...