DETERMINACIÓN DEL GAMMA DEL AIRE POR EL MÉTODO DE CLÉMENT-DESORMES

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y AGRIMENSURA – U.N.R.
ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA – FÍSICA EXPERIMENTAL II
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“DETERMINACIÓN DEL DEL AIRE POR EL MÉTODO DE CLÉMENT-DESORMES”



RESUMEN
En este trabajo práctico se calculó la relación entre los calores específicos () a presión y a volumen constante por el método de Clément-Desormes.INTEGRANTES:
GHIOLDI, Esteban
PORTA, Estanislao













2007



INTRODUCCIÓN TEÓRICA
El cociente  entre los calores específicos de un gas a presión y volumen constante,

(1)
donde Cp y Cv son los calores específicos del gas a presión y a volumen constante , respectivamente.

Un proceso adiabático es aquél en el cual no hayflujo de calor a través de los límites del sistema con el medio. En un gas ideal, para un proceso adiabático reversible, se cumple la siguiente relación,
(2)
Para la experiencia se utilizó el método planteado por Clément-Desormes. Éste consiste en un recipiente cerrado en el cual hay un gas, en nuestro caso aire, a baja presión y a temperatura ambiente. Luego se deja entrarrápidamente una gran cantidad de gas, llevando el gas dentro del recipiente a la presión atmosférica, y posteriormente cerrando la válvula una vez alcanzada dicha presión. De esta manera se comprime el gas que originalmente se encontraba ocupando todo el volumen del recipiente, proceso que se considera como adiabático reversible. Esto es así dado que dicho proceso tiene lugar en un lapso de tiempo talque el flujo de calor entre el gas que ocupaba el recipiente y el gas entrante es despreciable y que se considera al aire como un gas ideal. Por lo tanto se es válida la siguiente relación,
(3)
(4)
Donde P0 es la presión inicial del gas, menor a la atmosférica, Pa es la presión atmosférica, V es el volumen inicial del gas, V1 el volumen al cual secomprime el gas, Ta es la temperatura ambiente y T es la temperatura que alcanza el gas al ser comprimido.
FALTA CURVA ADIABÁTICA
Una vez cerrada la válvula se deja que el gas termalice, es decir que alcance el equilibrio térmico con el ambiente, proceso que ocurre a volumen constante. Así, se cumple la relación,
(5)

De la combinación de las ecuaciones (3), (4) y (5) seobtiene,

(6)





Dado que las presiones son medidas con un manómetro de rama abierta, se pueden escribir en función de la diferencia de altura que alcanza el fluido en las ramas del manómetro.
(7)
donde es la densidad del fluido del manómetro, g es la aceleración de la gravedad, y hi es la diferencia de alturas en las ramas para lapresión Pi.

Combinando las ecuaciones (6) y (7) obtenemos
(8)
Esta última ecuación se puede aproximar por un polinomio de Taylor de orden 1 alrededor del h0=0 y h1=0, obteniendo,

(9)




MÉTODO EXPERIMENTAL
MATERIALES UTILIZADOS
Manómetro de rama abierta de mercurio apreciación 0,001 m
Manómetro de rama abierta de agua de apreciación 0,001 m
Botellón devidrio
Bombas de vacío
Mangueras
Conexiones y válvulas
Grasa de vacío


OPERATORIA EXPERIMENTAL

Se montó el dispositivo como lo indica la Figura 1 utilizando el manómetro de mercurio. Se enciende la bomba de vacío y se lleva el gas dentro del botellón a una presión menor a la atmosférica. Luego se cierra la comunicación con la bomba de vacío y una vez alcanzado el equilibrio térmico semide la presión P0, a partir de la diferencia de altura entre las ramas del manómetro h0. A continuación se abre la válvula permitiendo el ingreso del aire de la atmósfera dentro del botellón hasta que se alcance la presión atmosférica. Esto se determina tomando como referencia el sonido producido por el aire que ingresa. Este proceso produce un aumento en la temperatura del gas.
Una vez que se...