Determinacion De La Razon Cp/cv

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS

DIVISIÓN DE ESTUDIOS BÁSICOS SECTORIALES

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

DETERMINACIÓN DE LA RAZÓN Cp/Cv. MÉTODO DE CLEMENT Y DESORMES

Presentado por:

Br. Marlin T. Perdomo B

C.I 21 205 836

Maracaibo, Octubre de 2013

RESUMEN

En la siguiente informe se mostrará como determinar la razón γ del aire para así establecer la relacion entres las capacidades calorificas a volumen y a presion constante (Cp/Cv). Éstas se calcularon mediante el método de Clement y Desormes, lo cual permite estudiar los cambios adiabáticos e isocorico que experimental el gas. El valor experimental de γ fue de 1,315, ya que los valores de Cp y Cv fueron 43,022 J/mol.K y 34,708 J/mol.K respectivamente.

INTRODUCCIÓN

La capacidad calorífica Cpr de un sistema cerrado en un proceso infinitesimal pr se define como

Cpr = dqpr / dT

donde dqpr y dT son el calor transferido al sistema y la variacion de la temperatura del mismo durante el proceso. El subindice de C indica que la capacidad calorifica depende de la naturaleza del proceso. Por ejemplo, en un proceso a presion constante tenemos que Cp, la capacidad calorifica a presion constante (o capacidad calorifica isobarica) es

Cp = dqp / dT

De forma similar, la capacidad calorifica a volumen constante (o capacidad calorifica isocorica) Cv de un sistema cerrado es

Cv = dqv / dT

donde dqv y dT son el calor anadido al sistema y la variacion de la temperatura del mismo en un proceso infinitesimal a volumen constante. Estrictamente hablando, las ecuaciones comprendidas ya mencionadas sólo se aplican a procesos reversibles. En un calentamiento irreversible, pueden haber gradientes de temperatura en el sistema, y en ese caso no se le podrá asigna una unica temperatura. Si T es indefinida, la variacion infinitesimal dT tambien será indefinida. Para un proceso infinitesimal, estas escuaciones se pueden escribir como dqp = dH a presion constante y dqv = dU a volumen constante, por lo tanto se pueden escribir como:

C_p= (∂H/∂T)_P ,C_v= (∂U/∂T)_V

Sistema cerrado en equilibrio solo trabajo P-V. Cp y Cv proporcionan las variaciones de H y U con la temperatura. 1

Si un gas se expande, la distancia promedio entre las moleculas aumenta. Se debe suministrar una pequeña cantidad de energia para que el gas arrastre las moleculas a esta separacion mayor contra las fuerzas de atraccion. La energia requerida por aumento unitario de volumen está dada por la derivada (∂U/∂V)T. En un proceso a volumen constante no se produce trabajo y la distancia promedio entre las moleculas permanece igual.

Por lo tanto, la capacidad calorifica es pequeña, todo el calor transferido se traduece en un momieento caotico y se manifiesta mediante un aumento de la temperatura. En un proceso a presion constante, el sistema se expande contra la presion externa y produce trabajo en el entorno ambiente; el calor transferido desde el entorno se divide en tres porciones.

La primera parte produce trabajo en el entorno, la segunda proporciona la enerfia necesaria para separar las moleculas a una distancia mayor y la tercera se traduce en un aumento de la temperatura. Para lograr un aumento de la temperatura de un grado se necesita transferir mas calor en un proceso a presion constante que en uno a volumen constante. En consecuenciam Cp es mayor que Cv.

Otra cantidad util es la razon de la capacidad calorifica, γ, definida por

γ=C_p/C_v

Por lo expresado, se entiende que γ siempre es mayor que la unidad. La diferencia de la capacidad calorifica tiene una forma particularmente simple para el gas ideal, pues (∂U/∂V)T = 0 (ley de Joule).2

Mediante lo propuesto, en la siguiente practica se determinará la relacion entre los calores especificos a presion y volumen constante para gases ideales, γ = Cp/Cv usando el metodo de Clement y Désormes.

PARTE EXPERIMENTAL

Se armó un aparato como se presenta en la figura 1. Se liberó el gas

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