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UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTE DE QU-114300-571500ÍMICA
Informe de Laboratorio Nº 5
Determinación de la razón entre las capacidades caloríficas de los gases.
Sofía Isidora Ahumada Varela
Química Ambiental
sofia.ahumada@ug.uchile.cl
20 de Octubre del 2015
Parte I.
Tabla 1. Valores obtenidos de la medición de las diferentes alturas.
h1 [cm] h2 [cm]
12 2,711 2,1
11 2,1
13 2,6
10 2,1
11,5 1,9
12,5 1,3
12 2,0
10,5 1,8
13 1,9
Parte II
El método de Clement y Desormes es utilizado para calcular γ, que es definido como el coeficiente de dilatación adiabática.
Este método consiste en la comprensión de un gas hasta una P1, el gas en ese caso ocupará un volumen V1. Y luego dejar que el gas se expanda adiabáticamente hasta una presiónatmosférica P0, en donde el gas logrará el V2 que será el volumen del recipiente.
Al ser una expansión adiabática reversible el gas se enfriará, ya que el gas al expandirse ejerce un trabajo. Si esperamos que el gas se caliente hasta lograr la temperatura ambiente, entonces la presión estará dada por P2. Entonces si la tempera inicial será igual que la final, utilizando la Ley de Boyle, se dice P1∙ V1= P2∙ V2
Las ecuaciones que utilizaremos serán las siguientes, las cuales relacionan todos los conceptos a utilizar en el práctico.
γ= h1h1+ h2 (1)
Cp-Cv=R (2)
γ= CpCv (3)
Tabla 2. Valores de γ para las respectivas diferencias de alturas.
h1 [cm] h2 [cm] γ12 2,7 1,29
11 2,1 1,24
11 2,1 1,24
13 2,6 1,25
10 2,1 1,27
11,5 1,9 1,19
12,5 1,3 1,12
12 2,0 1,20
10,5 1,8 1,21
13 1,9 1,17
Seprocede a calcular las respectivas capacidades caloríficas con volumen y presión constante. A través de la ecuación (3) y la ecuación (2).
γ= CpCv Despejo Cp, obteniendo (4)
Cp= Cv* γ
Al reemplazar Cp en (2)
Cv* γ -Cv=R Cv( γ -1)=RCv=R(γ -1)Con las relaciones descritas los valores de Cp y Cv serán calculados y tabulados en la tabla3.
Tabla 3. Valores de Cp y Cvh1 [cm] h2 [cm] γCvCp12 2,71,29 28,7 37,0
11 2,1 1,24 34,6 42,9
11 2,1 1,24 34,6 42,9
13 2,6 1,25 33,3 41,6
10 2,1 1,27 30,7 39,0
11,5 1,9 1,19 43,8 52,1
12,5 1,3 1,12 69,3 77,6
12 2,0 1,20 41,6 49,9
10,5 1,8 1,21 38,6 46,9
13 1,9 1,17 48,9 57,2

Tabla 4. Promedio de valores.
γ1CvCpPromedio 1,22 40,41 48,71
Se calcularán los valores teóricos de γ2, Cv y Cp mediante el principio de equipartición de la energía.Se describirá la energía interna de una molécula que tiene movimiento de traslación, vibración y rotación, dependiendo del caso.
A partir de la energía interna del gas (U), calcularemos el Cv.
Para una molécula lineal sabemos que.
Cv=32R+R+3N-5RY por otra lado para una molécula no lineal.
Cv=32R+32R+3N-6RConsiderando que el aire tiene una composición de un 78% de nitrógeno, un 20% oxígenoy aproximadamente un 2% de agua [1]. Se calculará el Cv para las moléculas del aire obteniendo:
Cv (N2) = 29,0 Jmol K Cv (O2) = 29,0 Jmol K Cv (H2O) = 49,88 Jmol K Con apoyo de los porcentaje calculamos el Cv del aire.
CV aire= 29,0*0,78+29,0*0,20+49,88*0,02= 29,41Jmol K Por lo tanto según la ecuación (2), Cp será
Cp=R- CV = 29,41 Jmol K + 8,314 Jmol K = 37,7 Jmol KY por lo tanto γ tendráun valor de, con apoyo de la ecuación (3)
γ2= 1,28
Ahora se procederá a lo mismo que se hizo en lo anterior pero dentro de la energía interna no se tomará la vibración como un movimiento de la molécula. Por lo que Cv será.
Cv de una molécula lineal será
Cv=32R+RCv de una molécula no lineal
Cv=32R+32RCv (N2) = 20,7Jmol KCv (O2) = 20,7 Jmol KCv (H2O)= 24,9Jmol KPor lo que la composición delaire descrita anteriormente, proporcionará la información para calcular el Cv del aire, sin tomar en cuenta el movimiento vibracional de la molécula
CV aire= 20,7*0,78+20,7*0,20+24,9*0,02= 20,78Jmol K Entonces Cp= 29,09 Jmol K y γ3 = 1,40
Seguiremos calculando los gamas pedidos. Ahora γ4 será el resultado de Cv y Cp, pero calculados con una composición del aire que no posea agua. Tomaremos...