Determinación de la razón Cp/Cv.

DETERMINACIÓN DE LA RAZÓN Cp/Cv

OBJETIVO

Determinar el cociente de la razón Cp/Cv para el aire, por el método de Clement y Desormes, donde Cp es el calor específico a presión constante y Cv es el calor específico a volumen constante.

Guía de estudios

1. Describa el método de Clement y Desormes para determinar el valor de la relación Cp/Cv.

Consiste en tener una masa de gas a temperatura ambiente y a una presión ligeramente mayor a la de la atmósfera. Se deja escapar la masa del gas rápidamente para que la presión del sistema se iguale a la de la atmósfera. Al ser tan rápida la expansión es adiabática y con una diferencia de presiones muy pequeña, por lo que se le considera reversible. Al final de la expansión el sistema se cierra y éste contiene una masa de gas menor a la inicial, pero con el mismo volumen, una presión igual a la de la atmósfera y una temperatura menor a la del ambiente (debido a que la expansión es adiabática). Después, el sistema comenzará a calentarse hasta que iguale su temperatura con la del ambiente y, ya que el volumen del sistema se mantiene constante, el calentamiento provoca un aumento de presión hasta llegar a una presión constante.

1. Defina proceso adiabático y proceso isocórico.

Un proceso adiabático es aquel en el que no hay transferencia de calor entre el sistema y los alrededores (Q=0).

Un proceso isocórico es aquel en el que el volumen del sistema se mantiene constante.

1. Dentro del método de Clement y Desormes, ¿por qué se considera que la expansión es adiabática y reversible?

Se considera que es adiabática porque la expansión del gas en el sistema sucede muy rápido. Se considera que es reversible porque la diferencia de presiones antes y después de dejar escapar el aire es muy pequeña.

1. ¿Qué le sucede a la temperatura del sistema en una expansión adiabática?

Debido al trabajo que realiza el sistema, la energía interna disminuye y la temperatura baja.

1. Deduzca la ecuación (4) a partir de las ecuaciones (1), (2) y (3).

(1)                 [pic 1][pic 2]

(2)                          [pic 3][pic 4]

(3)     ;                                   [pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

(2,3)                    [pic 9][pic 10]

((2,3),1)                           [pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

1. Defina capacidad calorífica, Cp y Cv. ¿En qué unidades se expresan?

La capacidad calorífica de un cuerpo es la medida de la energía térmica requerida para elevar en un grado Kelvin una unidad de masa (g, kg, mol).

Cp es el calor específico a presión constante. Cv es el calor específico a volumen constante.

1. Enuncie el principio de Equipartición de la energía.

El principio de equipartición de la energía establece que las moléculas en equilibrio térmico, tienen la misma energía promedio asociada a cada independiente grado de libertad de movimiento y que esa energía es:

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