Coeficiente Adiabatico

INTRODUCCION

En el siguiente trabajo se da a conocer el tema de coeficiente adiabático.

La determinación del coeficiente adiabático es la propiedad termodinámica entre las capacidades caloríficas de un gas a presión y volumen constante de mantener la cantidad de calor igual a cero. Para la determinación del coeficiente de dilatación adiabática se dispone de una botella a la cual se le inyecta aire en el interior aumentando la presión y por ende la temperatura. Se toma las medidas de diferencia de presión en el manómetro y a partir de esa diferencia se determina el coeficiente adiabático.

OBJETIVO:

Medir el coeficiente adiabático γ del aire realizando una expansión rápida.

MARCO TEORICO:

CALOR:

Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos cuerpos están a la misma temperatura. Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB. Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A. En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

Cuando un sistema de masa grande se pone en contacto con un sistema de masa pequeña que está a diferente temperatura, la temperatura de equilibrio resultante está próxima a la del sistema grande.

Decimos que una cantidad de calor Q se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura.

La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura T.

La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema.

Q=C• T

Si los cuerpos A y B son los dos componentes de un sistema aislado, el cuerpo que está a mayor temperatura transfiere calor al cuerpo que está a menos temperatura hasta que ambas se igualan.

Si TA>TB

El cuerpo A cede calor: QA=CA•(T-TA), entonces QA<0

El cuerpo B recibe calor: QB=CB•(T-TB), entonces QB<0

Como QA+QB=0

La temperatura de equilibrio, se obtiene mediante la media ponderada.

La capacidad calorífica de la unidad de masa se denomina calor específico c. C=mc.

La fórmula para la transferencia de calor entre los cuerpos se expresa en términos de la masa m del calor específico c y del cambio de temperatura.

Q=m•c•(Tf-Ti)

Donde: Tf es la temperatura final y Ti es la temperatura inicial.

El calor específico es la cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de una sustancia para que eleve en un grado centígrado su temperatura.

Joule demostró la equivalencia entre calor y trabajo 1cal=4.186 J. Por razones históricas la unidad de calor no es la misma que la de trabajo, el calor se suele expresar en calorías.

El calor específico del agua es c=1 cal/(g ºC). Hay que suministrar una caloría para que un gramo de agua eleve su temperatura en un grado centígrado.

Proceso Adiabático:

En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.

El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calor hacia el entorno.

Un proceso adiabático es aquel en que el sistema no pierde ni gana calor. La primera ley de Termodinámica con Q=0 muestra que todos los cambios en la energía interna estan en forma de trabajo realizado. Esto pone una limitación al proceso del motor térmico que le lleva a la condición adiabática mostrada abajo. Esta condición se puede usar para derivar expresiones del trabajo realizado durante un proceso adiabático.

La relación entre los calores específicos γ = CP/CV, es un factor en la determinación de la velocidad del sonido en un gas y otros procesos adiabáticos, así como esta aplicación a los motores térmicos.

Expansión Adiabática:

Se define como transformación adiabática ideal aquella en la que el sistema no intercambia calor con el exterior. Si expresamos el primer principio de la termodinámica mediante la ecuación:

dU+dW-dQ=0

Donde dU es la variación de energía interna y dW y dQ son los intercambios de trabajo y calor que realiza el sistema, para una transformación adiabática (en la que por definición dQ=0), se verifica que:

dU+dW=0

En el caso particular de los gases ideales, la relación entre la presión P y el volumen V de un gas que experimenta un proceso adiabático, siempre que sea reversible, viene dada por:

PV^γ=cte

Donde γ es el coeficiente adiabático, definido como la relación entre los calores específicos molares a presión constante y a volumen constante

γ=C_P/C_V

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