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8/3/2019 Informe 9 Experimento de Clement y Desormes
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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FSICAS
LABORATORIO DE FISICA B
Profesor:
Msc. Bolvar Flores
Ttulo de la prctica:
Clement y Desormes
Nombre:
Mauricio Jos Rojas Bravo
Fecha de entrega del informe:
Martes, 23 de agosto de 2011
Paralelo: 18
Ao: 2011 - 2012
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RESUMEN:
En esta prctica medimos la relacin de los calores especficos del aire a presin constante y
volumen constante (y) de acuerdo al mtodo de Clement y Desornes. En esta prctica utilizamos un
frasco, un inflador, un manmetro y una abrazadera de compresin. Entonces lo primero que
hicimos fue bombearle al frasco una pequea cantidad de aire y cerramos la conexin a la bombacon la abrazadera de compresin, la diferencia del nivel del lquido en los brazos del manmetro
debe ser del orden de 15 cm. Luego esperamos a que el aire en el frasco llegue a la temperatura
ambiente y por precaucin nos aseguramos que no se este escapando el aire; entonces procedimos
a registrar h1 en la tabla de experimento. Luego de unos minutos abrimos el frasco
momentneamente a la atmosfera, deslizando la placa de metal por medio segundo. Volvimos a
colocar la varilla y tapones de caucho de modo que hicimos que la placa haga presin contra el
vidrio. Por ltimo registramos h2. Hay que tener mucha precaucin con el tapn para que no se
escape el aire, ya que si se escapa generamos un margen de error muy alto y precisamente eso es
lo que ms queremos evitar. Tambin en el momento de equilibrar el manmetro con el aceite
tenemos que estar atentos a que no se concentre en las paredes sino que resbale hasta el final del
tubo.
En esta prctica vamos a analizar dos situaciones en las que calcularemos los calores latentes del
hielo y del vapor de agua, uno ser el calor latente de fusin y el otro el calor latente de
condensacin. Para verificar estos valores nos apoyaremos en los datos ya calculados de una tabla
terica.
OBJETIVOS:
Medir la relacin de los calores especficos del aire a presin constante y volumen constante () deacuerdo al mtodo de Clement y Desormes.
INTRODUCCIN:
Considere una masa de gas encerrada en un recipiente(R) con una presin P1, levemente superior a
la presin atmosfrica P0. La presin manomtrica del gas se mide por la diferencia en las alturas
(h1) de las dos columnas de un manmetro que contiene un lquido con densidad p, as:
La temperatura inicial del gas es T1, es decir la temperatura ambiente. Luego se destapa el
recipiente brevemente, permitiendo que el gas alcance la presin atmosfrica. El cambio de presin
se produce tan rpidamente que no hay transferencias de calor hacia o desde fuentes externas y se
dice que el proceso es adiabtico. El gas comprimido en el envase efecta un trabajo cuando hace
salir un poco del gas del envase durante la expansin. Por consiguiente, inmediatamente despus
de cerrar el recipiente, la temperatura del gas que queda est por debajo de la temperatura
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ambiente. Si ahora se permite que el gas se caliente hasta la temperatura ambiente, entonces la
presin P2 est dada por:
Sean V1,Vi y V2, el volumen inicial, intermedio y final de una masa de gas en el recipiente, de modo
que en cada caso se considere la misma masa de gas. Ya que se efecta un proceso adiabtico
desde el estado inicial al intermedio, la ecuacin que relaciona la presin y el volumen en dichos
estados es:
Donde y es la relacin de los calores especficos del gas a presin constante y el volumen constante.
Como el gas en el estado inicial est en la misma temperatura que en el estado final, la relacin
entre la presin y el volumen est dada por la Ley de Boyle:
Haciendo uso de las ecuaciones anteriores 1, 2, 3 y 4, encontramos una ecuacin que nos permite
calcular el valor de y as:
De la ecuacin 3 se obtiene:
( )
Sabiendo que Vi=V2, entonces:
()
De la ecuacin 4 se obtiene:
()
Sustituyendo (6) en (5)
()
Luego restando la ecuacin (2) de (1) se obtiene:
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Despejando P0 de la ecuacin (1) y sabiendo que P0=Pi se obtiene:
Reemplazando las ecuaciones 8 y 9 en la 7 se obtiene:
[ ]
[ ]
Bajo la consideracin de que:
Se puede desarrollar el binomio con la siguiente aproximacin:
De esto se desprende que:
Proceso adiabtico, en termodinmica, cualquier proceso fsico en el que magnitudes como la
presin o el volumen se modifican sin una transferencia significativa de energa calorfica hacia el
entorno o desde ste. Un ejemplo corriente es la emisin de aerosol por un pulverizador,
acompaada de una disminucin de la temperatura del pulverizador. La expansin de los gases
consume energa, que procede del calor del lquido del pulverizador. El proceso tiene lugar
demasiado rpido como para que el calor perdido sea reemplazado desde el entorno, por lo que la
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temperatura desciende. El efecto inverso, un aumento de temperatura, se observa cuando un gas
se comprime rpidamente. Muchos sistemas comunes, como los motores de automvil, presentan
fenmenos adiabticos.
Ley de Boyle-Mariotte, en fsica, ley que afirma que el volumen de un gas a temperatura constante
es inversamente proporcional a su presin.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
1. Bombee al frasco una pequea cantidad de aire y cierre la conexin a la bomba con laabrazadera de compresin, la deferencia del nivel del liquido en los brazos del manmetro
debe del orden de 15 cm.
2. Espere a que el aire en el frasco llegue a la temperatura ambiente y por precaucin nosaseguramos que no se est escapando el aire; entonces procedimos a registrar h1 en la
tabla de experimento.
3. Abra el frasco momentneamente a la atmosfera, deslizando la placa de metal por mediosegundo.
4. Volvimos a colocar la varilla y tapones de caucho de modo que hicimos que la placa hagapresin contra el vidrio.
5. Despus de un momento registre h2 en la tabla.
PRECAUCIN:Si empieza a caer la presin del aire, significa que hay fuga y hay que repetir el
experimento.
RESULTADOS:
Nivel de lquido y coeficiente adiabtico
No h1 (cm) h2 (cm) 1 19.50 4.40 1.29
2 21.50 4.00 1.23
3 20.10 4.00 1.30
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4 25.50 5.10 1.25
5 19.50 4.60 1.31
6 25.20 4.60 1.22
7 24.90 4.90 1.25
8 25.50 4.80 1.23
PROMEDIO 1.26
CALCULO DEL ERROR :
| | |
|
| | ||
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DISCUSIN:
Tablas de datos
La tabla de datos es una representacin sistemtica de lo que sucedi, y estos datos mantienen una
proporcin debido a lo que analizamos es una constate.
Clculos
Para esta seccin se hace simplemente un uso correcto de las ecuaciones que luego sern
empleadas para la propagacin de errores. Se determin el valor del coeficiente adiabtico
promedio como simplemente la suma de los trminos independientes divido para la cantidad de
ellos.
Propagacin de errores
El error que acompaa al valor experimental fue obtenido a partir de las divisiones del instrumento
de medida, que es 10.
Respecto al clculo de las incertidumbres, se emple otra frmula que no incluye derivadas, que es
til en este caso por tratarse de valores pequeos.
Este valor es correcto porque se emple la ecuacin adecuada. No es recomendable sumar las
incertidumbres de los coeficientes adiabticos independientemente y dividirlos para el mismo
nmero de coeficientes. Ya que ah solo se obtiene el promedio de las incertidumbres de los
coeficientes adiabticos, ms no la incertidumbre promedio. El error porcentual del coeficiente
adiabtico promedio es bajo, lo que demuestra que la prctica se realiz con eficiencia.
Tabla de resultados
La tabla de datos muestra los valores experimentales que se acercan al respectivo valor terico
(debido al error porcentual). Ntese que el coeficiente adiabtico promedio es adimensional y se
encuentra correcto debido a su baja incertidumbre correspondiente.
Al realizar la prctica podamos anticipar como reaccionaria la barra de cobre y hierro juntas y lo
que sucedera con la plastilina puesto que con la explicacin del profesor al momento de decir que
mientras mayor es el coeficiente de conductividad trmica, mayor ser la capacidad de conducir el
calor de forma ms rpida. As que ya podamos hacernos una idea de que barra sera la primera en
doblarse y dejar caer la plastilina por accin del calor.
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CONCLUSIONES:
Gama aparte de ser una relacin entre las capacidades calorficas, tambin es una relacin en el
incremento de presiones en el proceso adiabtico, entre el incremento de presiones en el proceso
isotrmico en conclusin se logro determinar la relacin de los calores especficos del aire a presin
constante de acuerdo al mtodo de Clement Desormes
Si gama es: cero, se habla de un proceso adiabtico, si es uno es un proceso isotrmico, si n es
gama es un proceso adiabtico y si es infinito es un proceso isomtrico o isocrico.
BIBLIOGRAFIA:
Gua de Laboratorio de Fsica B.
Este informe estar disponible prximamente en: www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-
lab-de-fisica-b
Grficos de la prctica:
http://www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-lab-de-fisica-bhttp://www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-lab-de-fisica-bhttp://www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-lab-de-fisica-bhttp://www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-lab-de-fisica-bhttp://www.blog.espol.edu.ec/cjbernal/informes-de-lab-de-fisica-b -
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