Razon Cp/cv

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NUCLEO DE SUCRE

ESCUELA DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA I

RAZON CP / CV

(MÈTODO DE CLEMENT Y DESORMES)

REALIZADO POR:

Chacòn F., Marielys C.I.18.416.713

Sección 02

Cumaná, 15 de octubre de 2014.

RESUMEN

Se determinó la relación entre los calores específicos de un gas, produciendo una expansión del gas a baja presión y temperatura ambiente contenido en un recipiente, que puede entonces suponerse en principio adiabática. Se utilizó un frasco, un bulbo de hule y un manómetro. Primero se bombeó una pequeña cantidad de aire, para luego anotar la lectura del manómetro h1. Luego de unos minutos abrimos el frasco momentáneamente a la atmosfera, dejando que un poco de aire escapara y tomando la medida de h2. Por último se registran los datos y se calcula la razón γ de las capacidades caloríficas, que es el coeficiente adiabático. Obteniendo en esta práctica un γ de 1.44, lo cual produce un porcentaje de error de 2,86%.

INTRODUCCIÒN

El objetivo de este trabajo práctico es determinar la razón de las capacidades caloríficas molares para gases, en este caso del aire como conjunto. La razón entre Cv y Cp se le denomina gamma (γ):

γ=Cp/Cv

Este valor es un exponente adiabático y donde es muy común que ocurran calentamientos y enfriamientos adiabáticos debido al cambio de la presión de un gas. Estos fenómenos se pueden cuantificar usando la ley de los gases ideales. El método que se utilizará es el de Clement y Désormes que consta de tres etapas: Primeramente, al añadir aire al sistema, se aumenta la presión hasta Pi, que es mayor a la atmosférica Pf, manteniendo el volumen V1 y la temperatura ambiente T1. En una segunda etapa, se libera el gas contenido dentro del recipiente para que experimente una expansión adiabática; al ocurrir esto, Pi disminuye hasta alcanzar la presión atmosférica Pf, la temperatura también disminuye hasta un valor T2 y el volumen aumenta hasta V2. Por último, se debe cerrar el sistema y esperar un intervalo de tiempo para que la temperatura se equilibre con la ambiental (T1) para alcanzar así la presión final Pb, en un volumen constante V2.

Como se trata de un proceso adiabático se establece la siguiente relación:

PiViγ = PfVf γ

De igual modo, como el estado inicial y el final tienen la misma temperatura, se cumple:

PiVi = PbVf

Eliminando las cantidades desconocidas Vi y Vf , de las ecuaciones anteriores y relacionando una con la otra, se tiene:

(Pi/Pf)=(Pi/Pb)^γ

Esta ecuación será la que nos permitirá realizar la determinación de la razón Cp/Cv en un gas que se expande adiabáticamente tomando como punto referencial la experimentación de Clement y Desormes, altamente conocida y llevada a cabo en diferentes laboratorios de fisicoquímica del mundo.

METODOLOGÍA

En la figura 1 se muestra el montaje del procedimiento de Clément y Désormes, que es el método más sencillo y primitivo para la medida de γ en un gas perfecto. El dispositivo experimental consta de un frasco de 10 litros de capacidad aproximadamente, manómetro de tubo en U con líquido manométrico ligero, pera con válvula antiretorno, termómetro, válvula esférica y válvula de tubo. Para la realización de esta práctica este dispositivo fue cambiado un poco pero en esencia poseen los mismos elementos.

El método operatorio consistió en comprimir el aire del frasco mediante la pera, asegurándose de no sobrepasar la presión máxima admitida por el manómetro en U, se cierra la válvula tubular, se mide la diferencia de alturas hi entre las ramas del manómetro. Seguidamente se abre la válvula que comunica con el exterior, con lo que el aire interior se expande hasta que su presión se iguala a la atmosférica, en cuyo instante se cierra la llave (esta operación conviene hacerla lo más rápidamente posible), y se mide la diferencia de alturas h.

Este mismo procedimiento se repitió por triplicado por cada experimentador, dando como resultado un total de 39 lecturas.

FIGURA 1. Montaje general del aparato de Clément y Désormes

RESULTADOS

Tabla N° 1. Presión barométrica (Pf ) y temperatura.

T (°C) Presión Barométrica

observada (mmHg) Presión barométrica corregida (mmHg)

27

768,7

765,32

Tabla N° 2. Transformaciones de las lecturas del manómetro

LECTURA Nº Bombeo H1 (mmHg) Expansión H2 (mmHg)

1 31,10 12,36

2 30,56 13,30

3 31,23 13,44

4 28,89 11,42

5 27,68 11,62

6 29,49 8,33

7 30,30 8,93

8 27,67 11,62

9 29,49 8,33

10 30,30 8,93

11 28,75 8,60

12 31,30 7,86

13 29,22 7,86

14 29,22 7,86

15 30,56 7,93

16 28,55 5,91

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