informe 9 experimento de clement y desormes

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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