Marco Teórico Relación Cp/Cv

La capacidad calorífica es una propiedad que indica la capacidad de un material de absorber calor de su entorno.

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, hasta con la que inició la expansión adiabática. Para ello se debe conocer la presión inicial, la presión después de la expansión adiabática 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.

Para la determinación del coeficiente de comprensibilidad adiabática se deben tener muchos elementos en cuenta, debido a las transformaciones que son necesarias realizar para la obtención del valor en cuestión; por otro lado, se hace necesario tener en cuenta características propias del gas que se pretende probar, debido a que su comportamiento se ve afectado por sus interacciones moleculares. Se debe tener en cuenta que se trabajarán con gases ideales y poliatómicos, en consecuencia, se hace necesario tratarlos individualmente en cada ámbito mencionado.

En cuyo caso, determinar experimentalmente la relación entre las capacidades caloríficas a presión y volumen constante se puede hacer por diferentes procedimientos, para el cual, el enfoque de estudio es el método de Clement Desormes al que se le determinan los errores y se cuestionan las presunciones sobre el sistema estudiado. Errores de tipo personal, crasos y/o accidentales son comúnmente producidos en una practica experimental, algunos ejemplos de éstos son los errores sistemáticos, los cuales se deben a causas como errores de calibración, condiciones inapropiadas de trabajo, fórmulas incorrectas, entre otras, y se pueden eliminar si se conoce la causa que los genera2. Por el contrario, los errores aleatorios o indeterminados se deben a perturbaciones casi imperceptibles por el experimentador, como son: errores de apreciación de las escalas de los instrumentos, influencia de las condiciones de trabajo e inconsistencias en las definiciones de las cantidades a determinar2. Por tanto, es de vital importancia conocer un organismo que corrige y evita la mayoría de errores producidos, tal organismo son las Buenas Practicas de Laboratorio (BPL). Se pueden definir como “un agrupamiento de reglas, procedimientos operativos y prácticas establecidos por una organización dada que se consideran obligatorios con objeto de certificar la calidad y la corrección de los resultados que produce un laboratorio” (M. Valcarcel, Principles of Analytical Chemistry: Berlín: Springer, 2000, p. 323). Elementos de las BPL son: SOP (Standard Operating Procedures): Procedimientos Normalizados de Trabajo y QAU (Quality Assurance Unit): Unidad de Aseguramiento de la Calidad.

Por otra parte existen varios métodos experimentales que permiten encontrar la relación C_p/C_v definida como γ. Los métodos más conocidos son el método de Clement - Désormes, Rüchardt y Rinkel. En este caso se usará el método Clément y Désormes, que a pesar de ser el más antiguo se usará en la práctica de laboratorio debido a su sencillez. Téngase en cuenta que C_p es mayor que C_v, y que por lo tanto, γ es siempre mayor que la unidad. Además, para el aire seco normal la relación es de 1.4.3

(p1p2)γ=p1p0

Despejando el índice adiabático γ:

γ=(lnp1-lnp0)/(lnp1-lnp2 )

Las presiones p1 y p2 las podemos poner como suma de la presión atmosférica más lo que nos marca el manómetro. Si ρ es la densidad del líquido manométrico, de la ecuación fundamental de la estática de fluidos tenemos.

p1=p0+ρgh1

p2=p0+ρgh2

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