Metodo Clement Desormes

Informe N°3:

“Determinación del coeficiente
de expansión adiabática del aire
usando el método ClementsDésormes”

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1.- Resumen
Cada compuesto posee ciertas constantes físicas que lo describen según
su comportamiento y sus propiedades. En esta experiencia se calculó el valor del
índice de adiabaticidad del aire en condiciones normales a través de unproceso
de expansión adiabática utilizando el método de Clements-Désormes, obteniendo
el valor promedio de 1,16, el cual es menor al valor registrado en la literatura
(1,4). Los resultados difieren de lo teórico debido al equipo implementado no
concuerda con las características óptimas necesarias para llevar a cabo la
experiencia; Sin embargo, los datos obtenidos no poseen una gran desviacióndel
teórico lo que se ve reflejado en los valores de errores porcentual.
2.- Introducción
Todo compuesto, sin excepción, posee propiedades Físico-Química capaces de
caracterizarlo según ciertas condiciones, un ejemplo de ello son los puntos de fusión y
ebullición

para

un

determinado

compuesto

puro,

el

comportamiento

de

las

concentraciones en el equilibrio de uncompuesto que sufre una disociación o incluso las
propiedades asociadas a procesos en específicos, dentro de los cuales se pueden
encontrar las expansiones adiabática de un gas el cual lleva asociado un coeficiente de
adiabaticidad.
El coeficiente de adiabaticidad (γ) es el cociente entre las capacidades caloríficas
determinadas a presión (CP) y volumen (CV) constante definido según lasiguiente
ecuación.
Ec. (1)

Tal como expone en el trabajo de Frederick M. Hornack1, es posible replicar
este tipo de experiencias en laboratorios de docencia de Físico-Química donde a
través de una expansión rápida de aire es posible calcular el coeficiente de
1

(Hornack, 1996)

1



adiabaticidad del aire, considerando que esta mezcla de gas se comporta como un
gas diatómico ideal.Esto se debe a que el aire está constituido mayoritariamente
de moléculas diatómicas como lo son el N2 (g) (78%) y el O2 (g) (21%)2; Y que en
esta mezcla de gases las fuerzas intermoleculares son despreciables; Además la
vibración de las moléculas se mantiene constante al generar pequeñas
variaciones de temperatura al igual que su energía cinética, puesto que esta
energía es temperaturadependiente. En la siguiente tabla se presentan algunos
valores de índices de adiabaticidad para distintos gases.
Tabla N°1: índices de adiabaticidad a 1 atm de presión y a 20°C en función de la
especie gaseosa3
Gas

γ

Aire

1,4

Hidrógeno (H2)

1,405

Nitrógeno

1,4

Oxígeno

1,395

Este índice se puede calcular a través de una compresión y expansión
rápida de un gas contenidoen un recipiente cuyas paredes se comporten de forma
adiabática, este procedimiento se conoce como el método Clements – Désormes,
el cual considera este procedimiento como un proceso reversible debido a que el
cálculo del coeficiente solo considera el estado inicial y final del experimento. Para
ello solo es necesario conocer las presiones del gas comprimido (PA), al realizar la
expansión (PB)y la presión final del sistema (PC), generando un tratamiento
matemático tal como se establece en el trabajo descrito por Maneuvrier4:

2

(Chang, 2002)
(FLSmidth, 2014)
4
(Maneuvrier, 1895)
3

2


(

)

(

)

Ec. (2)

3.- Objetivos
3.1.- Objetivos Genéricos


Calcular el coeficiente de adiabaticidad del aire a partir de los datos
obtenidos empíricamente del métodode Clements-Désormes

3.2.- Objetivos Específicos


Comparar el resultado obtenido empíricamente con datos descritos en la
literatura



Comprobar el error porcentual de los datos obtenidos a través de
parámetros estadísticos

4.- Parte Experimental
4.1.- Materiales
Tabla N°2: Materiales y Reactivos utilizados en la experienci

Aire
Sensor de Presión absoluta

Bomba...