Determinación de la relación de capacidad de calor

GUÍA DE PRACTICA DE LABORATORIO

ASIGNATURA:

TERMODINÁMICA

DOCENTE ENCARGADO:

Ing. Gustavo Mosquera

N° DE PRACTICA DE LABORATORIO:

Ejercicio A con el equipo HT5

TEMA:

Determinación de la relación de capacidad de calor

OBJETIVOS:

Demostrar la experiencia con las propiedades de un gas ideal, procesos adiabáticos y la primera ley.

Ilustrar como se usan los datos P-V-T para medir otras propiedades termodinámicas.

METODO:

El primer paso, un vaso se despresuriza brevemente abriendo y cerrando una válvula de gran diámetro muy rápidamente. El gas dentro se expande de P1 a P2 – proceso que se asume como adiabático y reversible.

El segundo paso es, por lo tanto, un proceso de volumen constante.

EQUIPAMENTO:

• Equipo necesario

• Compresor.
• Consola eléctrica.
• TH5 procesos de expansión de un aparato de gas perfecto.

• Configuración del equipo

Asegúrese de que ambos recipientes rígidos estén a presión atmosférica aplicando las válvulas de bola V1 y V3 en la parte superior de los recipientes. Cierre todas las demás válvulas antes de comenzar el ejercicio.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

• Gas perfecto
• Un gas es perfecto si las interacciones entre partículas se reducen a choques elásticos.
• Para un gas perfecto:

• Cp = Cv + R Donde:
• Cp = capacidad de calor molar a presión constante y
• Cv = capacidad de calor molar a volumen constante

-        La relación de capacidad de calor puede determinarse experimentalmente mediante un proceso de dos pasos:

1. Una expansión adiabática reversible desde la presión inicial Ps a una presión intermedia Pi.
2. Un retorno de la temperatura a su valor original Ts a volumen constante Vol1.

• Primera ley de Termodinámica:

• dU = dq + dw

• Para una expansión adiabática reversible:

• dq = 0

• Para una expansión adiabática reversible a volumen constante, la capacidad calorífica relaciona el cambio de temperatura con el cambio en la energía interna

• dU = Cv dT

• Para un gas ideal

[pic 7]

• Durante el retorno de la temperatura al valor inicial

[pic 8]

• Reordenar da la relación en su forma requerida:

PROCEDIMIENTO:

1. Cierre las válvulas de bola V1 y V3 y abra la válvula V4.

1. Presurice el recipiente grande encendiendo la bomba de aire. cuando P alcanza aproximadamente 30 kN/m2, apague la bomba de aire y cierre la válvula V4.

1. Espere hasta que la presión P en el recipiente grande se haya estabilizado.

1. Registrar la presión inicial Ps.

1. Abrir y cerrar la válvula V1 muy rápidamente para permitir que una pequeña cantidad de aire escape del recipiente.

1. Grabe Pi.

1. Permita que los contenidos del recipiente vuelvan a la temperatura ambiente y registre la presión final Pf.

1. El ejercicio puede repetirse a diferentes presiones iniciales en el vaso.

RESULTADOS:

Registra tus resultados:

Patm =102.042 kN/m2

Para cada respuesta de paso, calcule la relación de capacidad de calor para aire de la siguiente manera:

[pic 11]

[pic 14]

CONCLUSIONES:

• Los valores tomados son relativos dependiendo de la estabilidad de la máquina.
• Debido a que no se utilizó un software para grabar las medidas de presión, se tuvo que tomar valores rápidamente para el caso de la presión intermedia, y esperar a que se estabilice para tomar la presión final.
• El proceso de expansión inicial puede considerarse adiabático ya que no existe un intercambio de calor en su entorno, ya que es un efecto muy rápido al abrir y cerrar la válvula.
• La temperatura casi siempre se mantuvo constante, se encontraba a temperatura ambiente, y la presión variaba con respecto a la precisión con la que se manipulaban las válvulas.

RECOMENDACIONES:

• Asegurarse de que todos los componentes estén conectados de manera correcta.
• Revisar que las válvulas estén completamente cerradas para que no exista ninguna fuga al momento de realizar la práctica, ya que esto nos daría valores erróneos.
• Evitar el exceso de fuerza al momento de abrir o cerrar las válvulas.

BIBLIOGRAFÍA

• http://users.df.uba.ar/sgil/labo5_uba/guias/Ruchardt_2k6.pdf
• https://media4.obspm.fr/public/VAU/temperatura/evolucion/fisica-evolucion/gas- perfecto/APPRENDRE.html
• https://es.wikipedia.org/wiki/Relaciones_entre_capacidades_calor%C3%ADficas