Relación entre las capacidades caloríficas de un gas
Páginas: 7 (1529 palabras)
Publicado: 5 de mayo de 2011
Introducción.
La relación entre la presión y el volumen de un gas está dada por la Ley de Boyle, definida como: “el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión aplicada sobre éste, a temperatura constante” y se puede escribir como:
P · V = k1
En el caso de que el gas sufra una expansión adiabática, es decir, en un recipiente que no permita el intercambio de energía enforma de calor entre el sistema y su entorno, su volumen estará dado por:
P · Vγ = k2
Donde “γ” corresponde al coeficiente adiabático del gas, que se define como la razón entre la capacidad calorífica del aire a presión constante, Cp, y capacidad calorífica del gas a volumen constante, Cv, de la siguiente forma:
γ = CpCv
Durante este práctico se realizará el método de Clement-Désormespara obtener el coeficiente adiabático del aire experimentalmente, considerándolo como un gas ideal, que simplifica la ecuación para obtener γ, quedando ésta reducida a:
γ = P1- P0P1- P2
El método de Clement y Désormes es el más sencillo para la medición experimental de γ de un gas perfecto.
Objetivos.
* Determinar el coeficiente adiabático “γ” del aire.
* Reproducir el métodoempleado por Clement y Désormes.
* Calcular el valor de la capacidad calorífica del aire a volumen constante (Cv).
* Calcular el valor de la capacidad calorífica del aire a presión constante (Cp).
* Comparar el valor obtenido de Cv con el predicho por el principio de equipartición de energía.
Parte Experimental.
1. Materiales y Reactivos.
* Aire
* Jeringa
*Botella de 2,5 L
* Manómetro de columna de agua
* Parafilm
2. Procedimiento.
* Se monto el aparato el cual constaba de una botella de 2.5L conectada a un manómetro de columna de agua, tal como muestra la siguiente figura:
* Se sellaron las uniones utilizando plástico parafilm.
* Se coloco en el manómetro de agua papel milimetrado el cual se utilizo para marcar las alturasdesplazadas del agua.
* Se marco la altura h0 y luego se coloco la jeringa de 50ml y se introdujo lentamente el volumen de aire de la jeringa para así aumentar el nivel de presión de la botella. Se registro la altura h1 desplazada.
* Se retiro la jeringa dejando salir parte del gas y se doblo la manguera para que de esta forma la transformación se comportara como adiabática. Se registrola nueva altura h2 y se soltó la manguera para que se estabilice el sistema volviendo al inicio.
* Se repitieron los pasos anteriores 9 veces más registrando las alturas h1 y h2 cada vez. Con estos datos se saco un promedio de cada uno y se procedió a calcular Cv y Cp
Resultados.
Al realizar el método de Clement-Désormes diez veces seguidas, se obtuvieron los resultados de altura delmanómetro de columna de agua especificados en la Tabla 1.
Tabla 1.
N° Experimento | Altura inicial (mm) | Altura 1 (mm) | Altura 2 (mm) |
1 | 0 | 130 | 29 |
2 | 0 | 128 | 33 |
3 | 0 | 129 | 28 |
4 | 0 | 128 | 38 |
5 | 0 | 129 | 36 |
6 | 0 | 128 | 33 |
7 | 0 | 127 | 29 |
8 | 0 | 127 | 38 |
9 | 0 | 128 | 34 |
10 | 0 | 129 | 36 |
La altura inicial corresponde a la altura dela columna de agua antes de aplicarle presión con la jeringa. La altura 1 corresponde a la altura de la columna después de introducir todo el aire de la jeringa al sistema, aplicando presión, lo cual corresponde a una expansión adiabática. La altura 2 corresponde a la altura después de realizar una expansión isotérmica al liberar cierta cantidad de aire.
1. Obtención Experimental delCoeficiente Adiabático del Aire (γ).
Con estas alturas se puede obtener el coeficiente adiabático del gas, con la siguiente fórmula simplificada:
γ = P1- P0P1- P2
La fórmula de presión está dada por:
P = ρ · g · h
De esta ecuación se toma la densidad (ρ) y la fuerza de gravedad (g) igual a 1, debido a las condiciones en las que fue realizado el proceso, por lo tanto, la ecuación para...
La relación entre la presión y el volumen de un gas está dada por la Ley de Boyle, definida como: “el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión aplicada sobre éste, a temperatura constante” y se puede escribir como:
P · V = k1
En el caso de que el gas sufra una expansión adiabática, es decir, en un recipiente que no permita el intercambio de energía enforma de calor entre el sistema y su entorno, su volumen estará dado por:
P · Vγ = k2
Donde “γ” corresponde al coeficiente adiabático del gas, que se define como la razón entre la capacidad calorífica del aire a presión constante, Cp, y capacidad calorífica del gas a volumen constante, Cv, de la siguiente forma:
γ = CpCv
Durante este práctico se realizará el método de Clement-Désormespara obtener el coeficiente adiabático del aire experimentalmente, considerándolo como un gas ideal, que simplifica la ecuación para obtener γ, quedando ésta reducida a:
γ = P1- P0P1- P2
El método de Clement y Désormes es el más sencillo para la medición experimental de γ de un gas perfecto.
Objetivos.
* Determinar el coeficiente adiabático “γ” del aire.
* Reproducir el métodoempleado por Clement y Désormes.
* Calcular el valor de la capacidad calorífica del aire a volumen constante (Cv).
* Calcular el valor de la capacidad calorífica del aire a presión constante (Cp).
* Comparar el valor obtenido de Cv con el predicho por el principio de equipartición de energía.
Parte Experimental.
1. Materiales y Reactivos.
* Aire
* Jeringa
*Botella de 2,5 L
* Manómetro de columna de agua
* Parafilm
2. Procedimiento.
* Se monto el aparato el cual constaba de una botella de 2.5L conectada a un manómetro de columna de agua, tal como muestra la siguiente figura:
* Se sellaron las uniones utilizando plástico parafilm.
* Se coloco en el manómetro de agua papel milimetrado el cual se utilizo para marcar las alturasdesplazadas del agua.
* Se marco la altura h0 y luego se coloco la jeringa de 50ml y se introdujo lentamente el volumen de aire de la jeringa para así aumentar el nivel de presión de la botella. Se registro la altura h1 desplazada.
* Se retiro la jeringa dejando salir parte del gas y se doblo la manguera para que de esta forma la transformación se comportara como adiabática. Se registrola nueva altura h2 y se soltó la manguera para que se estabilice el sistema volviendo al inicio.
* Se repitieron los pasos anteriores 9 veces más registrando las alturas h1 y h2 cada vez. Con estos datos se saco un promedio de cada uno y se procedió a calcular Cv y Cp
Resultados.
Al realizar el método de Clement-Désormes diez veces seguidas, se obtuvieron los resultados de altura delmanómetro de columna de agua especificados en la Tabla 1.
Tabla 1.
N° Experimento | Altura inicial (mm) | Altura 1 (mm) | Altura 2 (mm) |
1 | 0 | 130 | 29 |
2 | 0 | 128 | 33 |
3 | 0 | 129 | 28 |
4 | 0 | 128 | 38 |
5 | 0 | 129 | 36 |
6 | 0 | 128 | 33 |
7 | 0 | 127 | 29 |
8 | 0 | 127 | 38 |
9 | 0 | 128 | 34 |
10 | 0 | 129 | 36 |
La altura inicial corresponde a la altura dela columna de agua antes de aplicarle presión con la jeringa. La altura 1 corresponde a la altura de la columna después de introducir todo el aire de la jeringa al sistema, aplicando presión, lo cual corresponde a una expansión adiabática. La altura 2 corresponde a la altura después de realizar una expansión isotérmica al liberar cierta cantidad de aire.
1. Obtención Experimental delCoeficiente Adiabático del Aire (γ).
Con estas alturas se puede obtener el coeficiente adiabático del gas, con la siguiente fórmula simplificada:
γ = P1- P0P1- P2
La fórmula de presión está dada por:
P = ρ · g · h
De esta ecuación se toma la densidad (ρ) y la fuerza de gravedad (g) igual a 1, debido a las condiciones en las que fue realizado el proceso, por lo tanto, la ecuación para...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.