Gases

CAPACIDAD CALÓRICA DE LOS GASES
Universidad Industrial De Santander
Facultad De Ciencias
Escuela De Química
Fecha de realización de la práctica: 27 de Enero 2011
Fecha de entrega del informe: 10 de Febrero de 2011

Resumen
En la práctica de laboratorio se determinó experimentalmente el valor de la capacidad calórica molar del aire a volumen constante (Cv), utilizando una botella devidrio como recipiente, dentro de la cual había una resistencia para la generación de calor, donde luego de hacer pasar corriente por un tiempo determinado, ocurría un cambio en la temperatura y por ende un aumento de la presión, que se midió con ayuda de una manómetro. Experimentalmente se encontró que el Cv para el aire es 9.1 J mol-1 K-1, con un 56.3 % de error comparado con el valor de laliteratura.
Palabras clave: Aire, capacidad calórica, volumen constante, tiempo, cambio de presión, manómetro.
Abstract
In this lab, we determined experimentally the value of the molar heat capacity of air at constant volume (Cv), using a glass bottle as a container, within which there was a resistance to heat generation, where after making pass current for a given time, there was a changein temperature and hence an increase in pressure was measured using a manometer. Experimentally it was found that Cv for air is 96.4 J mol-1 K-1 with an error 363% compared to the value of literature.
Keywords: air, heat capacity, constant volume, time, pressure change, pressure gauge.
 
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INTRODUCCIÓN
La calorimetríase desarrolló históricamente como una técnica para fabricar aparatos y procedimientos que permitieran medir la cantidad de calor desprendida o absorbida en una reacción mecánica, eléctrica, química o de otra índole. Esta disciplina, encuadrada dentro de la termodinámica, se ha especializado sobre todo, con el paso del tiempo, en la determinación del calor específico de los cuerpos y lascapacidades caloríficas de sólidos, líquidos y gases.
La capacidad calorífica de una sustancia a presión o volumen constante se define como el calor suministrado a un mol de la misma, mantenida a presión o volumen constante, dividido por el incremento de temperatura obtenido, cuando ambos son infinitesimales. Es decir:
Cpv= 1n ∂Q∂T
Para sólidos y líquidos la diferenciaentre Cp y Cv es pequeña, ya que se dilatan poco con el calor, sin embargo para los gases la diferencia es significativa. Por ejemplo, para un gas ideal monoatómico a temperatura ambiente la diferencia es R (8.3143 J/mol.K). En esta práctica se trata de determinar la capacidad calorífica del aire a volumen constante, que puede considerarse como un gas diatómico mezcla de nitrógeno (78% en volumen)y oxígeno (22% en volumen).
MARCO TEÓRICO
La capacidad calórica depende de las condiciones. Suponga que se fuerza al sistema a tener volumen constante y es incapaz de efectuar ningún tipo de trabajo. El calor requerido para producir un cambio de temperatura dT es cierta cantidad CVdT, donde CV es la capacidad calorífica a volumen constante (o capacidad calórica isocórica).
CV se ha expresadoen función del calor suministrado a un cuerpo en condiciones específicas (volumen constante, sin otras formas de trabajo). Sin embargo, puede relacionarse con el aumento de energía interna que acompaña al calentamiento. La fundamentación es la siguiente: la primera ley puede escribirse en la forma:
dU=dq+dw=dq+dwe-PexdV
Donde –PexdV es el trabajo p, V y dwe es cualquier otra forma de trabajo(significa extra o eléctrico, si es ese el caso). Si no se
permite un cambio de volumen, dV=0, de manera que el último término de la ecuación es nulo. Cuando tampoco se efectúa otra forma de trabajo, dwe también vale cero. Por tanto,
dU=dq
Esto se suele expresar por dU = (dq)v. Este resultado implica que CV = dU/dT a volumen constante. Cuando una o más variables se mantienen constantes...