Determinacion del coeficiente adiabatico de un gas

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS

Determinación del coeficiente
adiabático de un gas.

Integrantes: Belén Zúñiga – Enrique González
Laboratorio Fisicoquimica 2

Introducción
Dado un sistema termodinámico cualquiera, se define como transformación adiabática
ideal aquella en la que el sistema no intercambia calor con el exterior. Si expresamos el
primer principio de la termodinámicamediante la ecuacion:

dU  dW  dQ  0 (1)
donde dU es la variacion de energía interna, dW es la variacion de trabajo y dQ es la
variacion de calor que realiza el sistema, en una transformación adiabática:

dU  dW  0

(2)

Para el caso de los gases ideales, la relacion que experimenta la presion y el volumen en
un proceso adiabático, siempre que sea reversible, viene dada por lasiguiente expresión:
=

(3)

Siendo “γ” el coeficiente adiabático del gas en condiciones ideales. A su vez, “γ” se puede
expresar como:

  Cp  Cv

(4)

y tratándose de un gas ideal, las constantes de calor específico a presion y volumen
constante se dividen en los moles correspondientes, llegando a la siguiente relacion:

Cpm  Cvm  R

(5)

Existe un método llamadoClement-Desòrmes que se emplea para determinar la
constante adiabática de un gas. Para este método se produce una rápida compresión de
un gas a baja presion y temperatura ambiente en un recipiente que se pueda considerar
adiabático. Posteriormente se deja que el gas vuelva a su estado de presion inicial.
Considerando al gas como ideal, se demuestra que “γ” es aproximadamente igual a la
relacion entre lasalturas manométricas, es decir, la diferencia entre la altura inicial ho y la
obtenida al comprimir el gas, h1, dividida por la diferencia entre la primera y la altura final
del gas a temperatura ambiente. (A)



p1  p 0 h0  h1

(6)
p1  p 2 h1  h2

Objetivos
Determinar la constante adiabática del aire utilizando el método de Clement-Desòrmes
considerando que dicho aire secomporta como gas ideal (temperatura y presion
constantes), y que el montaje experimental es lo suficientemente adiabático, es decir, no
hay transferencia de calor con el exterior. (B)

Parte experimental
Materiales:


Botella de 2,5 L



Llave de paso



Pinzas de tornillo



Manómetro de agua



Manguera de hule



Jeringa de 50 ml



Papel milimetrado

Elsistema se monta conectando la botella al manómetro a través de la manguera tal
como se muestra en la siguiente imagen:

Tomamos 50 ml de aire con la jeringa y los introducimos a la botella a través de la
manguera que llegaba hasta dicho recipiente. El aire generó una cierta presion sobre una
columna de agua del manómetro haciendo que se desplazara. Este desplazamiento se
registró como unavariacion de la posición que marcamos como inicial (h0) de ambas
columnas con un papel milimetrado. A esta variacion de posición la llamamos h1.
Para poder registrar dicha posición, una vez que se inserta el aire proveniente de la
jeringa, apretamos la manguera para que el gas no se escapara del sistema. Una vez
registrado el desplazamiento, la manguera se suelta y se vuelve a apretar paradeterminar
la segunda variacion de posición una vez que se equilibre con el ambiente. A esta
segunda variacion la llamamos h2.
Este procedimiento se realizó seis veces en total, registrando las alturas (h) en el
manómetro.

Resultados
Procedimiento1:
H1= 10.5 cm
H2=1 cm
y 1 = 10.5cm / 10.5cm – 1cm = 1.105
Procedimiento2:
H1=10.5cm
H2= 2.4cm
y 2 = 10.5cm / 10.5cm – 2.4cm = 1.296Procedimiento3:
H1= 10.3cm
H2= 1.4cm
y 3 = 10.3cm/ 10.3cm – 1.4cm = 1.57
Procedimiento 4:
H1=10.5cm
H2= 2.3cm
y4 = 10.5cm/ 10.5cm – 2.3cm =1.28
Procedimiento 5
H1= 10.5cm
H2=2.0cm
y5 = 10.5cm/ 10.5cm – 2.0cm = 1.24
Procedimiento 6
H1= 10.2cm
H2= 2.2cm
y6 = 10.2cm/10.2cm – 2.2cm = 1.275
Promedio de y = 1.29

Discusión de resultados
Según la literatura, el coeficiente adiabático del aire...