MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS MÉTODOS CONVENCIONALES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN Cp/C





UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA QUÍMICA




MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS MÉTODOS CONVENCIONALES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN Cp/Cv



Carlos Andrés Jiménez Cortés,
María Alejandra Lajud Roncallo
Marlin Orozco Acevedo




Ing. Dra. MARLEY CECILIA VANEGAS CHAMORRO
TERMODINÁMICA QUÍMICA IIAgradecimientos a la Ing. Marley Cecilia Vanegas y al candidato a Doctor Ismael Piñeres, quienes han acompañado de forma activa e incondicional el diseño y desarrollo de esta experiencia de laboratorio.













Contenido






















1. Resumen

El desarrollo investigativo del ingeniero químico, se lleva a cabo a partir de un proceso de cuestionamiento,análisis y perfeccionamiento; esto es aplicable en cualquier rama de desarrollo de la ingeniería incluyendo una muy esencial como son los desarrollos experimentales. Debido a muchas suposiciones e idealizaciones, se plantea el poco valor que puedan tener algunos procedimientos, válidos en su época debido a las limitantes tecnológicas. De igual forma, se encuentran metodologías cuya aplicación, aunquepuede ser veraz y certera, es poco accesible; debe recordar quelos desarrollos experimentales deben ser reproducibles para que generen datos precisos y exactos.
El desarrollo consiste en ahondar un poco en los conceptos de coeficientes de comprensibilidad adiabática, comprendiendo las diferentes expresiones con las cuales se puede llegar a obtener un valor numérico de la relación Cp/Cvindistintamente si la ecuación sugerida es basada en datos experimentales o constantes teóricas; a partir de ellas, se pretende obtener los valores tabulados para el factor adiabático .
En este caso, se considerará la esencia de la experiencia Clément-Desormes para sugerir un método de obtención de la relación entre Cp y Cv y se comprobará el desarrollo a partir de un simulador matemático.2. Introducción

La determinación de la relación de las capacidades caloríficas a presión constante y a volumen constante de un gas, se puede llevar a cabo si el gas se expande adiabáticamente y posteriormente se lleva a su temperatura inicial, id est, con la que inició la expansión adiabática. Para ello se debe conocer la presión inicial, la presión después de la expansiónadiabática y la presión que se logra alcanzar una vez el gas se ha dejado calentar a su correspondiente temperatura original. Los dos métodos correspondientes, llevados a cabo son: expansión adiabática y expansión isotérmica. Esta expansión adiabática se puede suponer aproximadamente cuasi-estática.1
Cabe señalar, que para un gas que evolucione adiabáticamente el producto PV se mantiene constante, donde Pes la presión, V el volumen y es la relación entre el calor específico a presión constante y el calor específico a volumen constante.2
Durante el proceso se registran las presiones manométricas del gas: la inicial, la resultante después de la comprensión y la final. Considerando las variaciones que puede presentar el gas, se demuestra que es aproximadamente igual a la relación, entre lasdiferencias de altura manométricas. Es decir, la diferencia entre la altura inicial h0 y la obtenida al comprimir el gas, h1, dividida por la diferencia entre la primera y la altura final del gas a temperatura ambiente, h2.
Es importante resaltar que, γ no es igual para todos los gases, ya que γ varía según si se manejan gases monoatómicos, diatómicos o poliatómicos. Dado que es igual a la razón Cp/Cval variar los presentes valores el valor que ha de tomar γ también varía.
Cabe anotar que la Cp siempre debe ser mayor que la Cv ya que al momento de calentar un fluido a presión constante, éste tiende a expandirse, con lo cual realizará un trabajo y parte de la energía en forma de calor, será para elevar la temperatura. A diferencia de esto cuando se calienta un fluido a volumen constante,...