Coeficiente adiabático de los gases
Páginas: 6 (1397 palabras)
Publicado: 25 de marzo de 2011
COEFICIENTE ADIABÁTICO DE LOS GASES
TRABAJO DE LABORATORIO DE FÍSICA
ÍNDICE
Pág.
1. Índice 2
2. Resumen 3
3. Introducción 3
4. Métodos y Materiales 4
5. Resultados 5
6. Discusión 10
7. Cuestiones 11
8. Referencias 12
2. Resumen
Se pretende determinar el coeficiente adiabático del aire a partir del periodo de la oscilación de un cilindro(llamado oscilador de Flammersfeld) en el aire dentro de un tubo de vidrio de precisión con movimiento armónico simple.
El coeficiente adiabático () de los gases ideales solamente depende de los grados de libertad de una molécula de gas, es decir, del número de átomos de la molécula.
En la instalación histórica de Rüchardat, la oscilación se amortigua. La instalación modificada de Flammersfeldpresenta las siguientes ventajas:
* Oscilación no amortiguada, alimentación de energía mediante vapor de gas.
* Un gran número de oscilaciones mejora la precisión del resultado.
3. Introducción
En un tubo de vidrio de precisión se introduce un cilindro homogéneo, cuyo radio es casi igual al radio interior del tubo. La presión del aire, que pasa al tubo deprecisión desde una botella conectada a una bomba, eleva el cilindro en el tubo. Para mantener una oscilación prácticamente libre, sin amortiguamiento, el gas que, inevitablemente, se escapa a través del hueco entre el tubo de vidrio de precisión y el oscilador, se devuelve al sistema desde la botella. Por otro lado, hay una pequeña apertura en el centro del tubo de vidrio. El oscilador se puedecolocar inicialmente bajo la apertura. El gas que fluye al sistema causa un débil exceso de presión que fuerza al oscilador a moverse hacia arriba. Tan pronto como el oscilador deja espacio en la apertura, el exceso de presión escapa, el oscilador cae y se repite el proceso. De esta manera, se impone una oscilación libre.
4. Métodos y materiales
La presiónrequerida se genera con una pequeña bomba. Se sitúa una botella aspiradora entre el oscilador de gas y la bomba, para que actúe como amortiguador, y se inserta un tubo de vidrio relleno de algodón hidrófilo dentro del tubo suministrador para atrapar cualquier humedad. Se debe limpiar bien el tubo de vidrio de precisión, colocarlo verticalmente e insertar el oscilador. El haz de la barrerafotodetectora debe colocarse de manera que cuente oscilaciones completas.
Con la válvula de control del aspirador, se a justa el caudal de gas de tal modo que la oscilación sea simétrica respecto a la hendidura que hay en el tubo de precisión. Para ello, se usan como guía los anillos azules. Si el centro de la oscilación cae claramente sobre la hendidura, pero cesa al reducir débilmente lapresión del gas, entonces es evidente que ha entrado polvo en el sistema, y habría que limpiarlo de nuevo con cuidado.
El oscilador debe ser manejado con gran cuidado porque es un aparato de precisión. Se debe insertar el oscilador en el tubo después de aplicar el flujo de gas, y situar la mano suavemente sobre la entrada del tubo hasta obtener una amplitud constante, de modo que noocurra que el oscilador sea violentamente expulsado. Otro posible problema es que el oscilador quede inmovilizado en la parte inferior del tubo. En este caso, se debe quitar el tubo de vidrio, y aflojar cuidadosamente el oscilador con la parte posterior de un lápiz.
5. Resultados
1. Pesar la masa m del oscilador, medir su diámetro 2r (con el calibre de precisión), y el volumen de gas V, consus correspondientes errores. Tomar también el valor de la precisión atmosférica en el laboratorio.
4,64·10-3kg 10-5 kg 10-3m3 10-6m3
5,82·10-3m 10-5m 1,01·105Pa
Realizar un mínimo de 10 medidas del tiempo t300 que tarda el sistema en realizar 300 oscilaciones.
Tabla 1: Tiempo de 300 oscilaciones.
n 1 | Tiempo (s) 0,01s |
1 | 109,77 0,01s |
2 | 106,74 0,01s |
3 |...
TRABAJO DE LABORATORIO DE FÍSICA
ÍNDICE
Pág.
1. Índice 2
2. Resumen 3
3. Introducción 3
4. Métodos y Materiales 4
5. Resultados 5
6. Discusión 10
7. Cuestiones 11
8. Referencias 12
2. Resumen
Se pretende determinar el coeficiente adiabático del aire a partir del periodo de la oscilación de un cilindro(llamado oscilador de Flammersfeld) en el aire dentro de un tubo de vidrio de precisión con movimiento armónico simple.
El coeficiente adiabático () de los gases ideales solamente depende de los grados de libertad de una molécula de gas, es decir, del número de átomos de la molécula.
En la instalación histórica de Rüchardat, la oscilación se amortigua. La instalación modificada de Flammersfeldpresenta las siguientes ventajas:
* Oscilación no amortiguada, alimentación de energía mediante vapor de gas.
* Un gran número de oscilaciones mejora la precisión del resultado.
3. Introducción
En un tubo de vidrio de precisión se introduce un cilindro homogéneo, cuyo radio es casi igual al radio interior del tubo. La presión del aire, que pasa al tubo deprecisión desde una botella conectada a una bomba, eleva el cilindro en el tubo. Para mantener una oscilación prácticamente libre, sin amortiguamiento, el gas que, inevitablemente, se escapa a través del hueco entre el tubo de vidrio de precisión y el oscilador, se devuelve al sistema desde la botella. Por otro lado, hay una pequeña apertura en el centro del tubo de vidrio. El oscilador se puedecolocar inicialmente bajo la apertura. El gas que fluye al sistema causa un débil exceso de presión que fuerza al oscilador a moverse hacia arriba. Tan pronto como el oscilador deja espacio en la apertura, el exceso de presión escapa, el oscilador cae y se repite el proceso. De esta manera, se impone una oscilación libre.
4. Métodos y materiales
La presiónrequerida se genera con una pequeña bomba. Se sitúa una botella aspiradora entre el oscilador de gas y la bomba, para que actúe como amortiguador, y se inserta un tubo de vidrio relleno de algodón hidrófilo dentro del tubo suministrador para atrapar cualquier humedad. Se debe limpiar bien el tubo de vidrio de precisión, colocarlo verticalmente e insertar el oscilador. El haz de la barrerafotodetectora debe colocarse de manera que cuente oscilaciones completas.
Con la válvula de control del aspirador, se a justa el caudal de gas de tal modo que la oscilación sea simétrica respecto a la hendidura que hay en el tubo de precisión. Para ello, se usan como guía los anillos azules. Si el centro de la oscilación cae claramente sobre la hendidura, pero cesa al reducir débilmente lapresión del gas, entonces es evidente que ha entrado polvo en el sistema, y habría que limpiarlo de nuevo con cuidado.
El oscilador debe ser manejado con gran cuidado porque es un aparato de precisión. Se debe insertar el oscilador en el tubo después de aplicar el flujo de gas, y situar la mano suavemente sobre la entrada del tubo hasta obtener una amplitud constante, de modo que noocurra que el oscilador sea violentamente expulsado. Otro posible problema es que el oscilador quede inmovilizado en la parte inferior del tubo. En este caso, se debe quitar el tubo de vidrio, y aflojar cuidadosamente el oscilador con la parte posterior de un lápiz.
5. Resultados
1. Pesar la masa m del oscilador, medir su diámetro 2r (con el calibre de precisión), y el volumen de gas V, consus correspondientes errores. Tomar también el valor de la precisión atmosférica en el laboratorio.
4,64·10-3kg 10-5 kg 10-3m3 10-6m3
5,82·10-3m 10-5m 1,01·105Pa
Realizar un mínimo de 10 medidas del tiempo t300 que tarda el sistema en realizar 300 oscilaciones.
Tabla 1: Tiempo de 300 oscilaciones.
n 1 | Tiempo (s) 0,01s |
1 | 109,77 0,01s |
2 | 106,74 0,01s |
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