informe fisicoquimica 1

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Extensión Punto Fijo – Núcleo Falcón

Asignatura: Laboratorio de Fisicoquímica

Profesora: Ing. Omaira Mora

PRACTICA Nº 1:DETERMINACIÓN DE LA RAZÓN DE LA

CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN GAS A PRESIÓN Y VOLUMEN CONSTANTE

Integrantes:

Antequera Robertiz, Jorge Luis – C.I: 21.114.314

Bracho Reyes, Abigail Elisa – C.I: 22.607.441

Gómez Flores, Leomar Alexander – C.I: 21.157.247

Parada Antequera, Keylly Stepfany – C.I: 20.795.917

Ramírez Mora, Daniel Eduardo - C.I: 22.606.669

Reyes Díaz, María Alejandra – C.I: 21.157.492

V Semestre – Ingeniería Petroquímica – Sección B

Unefa – Abril de 2012

INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN

NºCRITERIOS DE EVALUACIÓN

(5 PUNTOS)VALORTOTAL

EXC. M.B BIEN REG. DEF.NO SE OBSER

VATOTAL

1 PRESENTACIÓN 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

2 PORTADA 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

3 RESUMEN 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

4 INTRODUCCIÓN 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

5PARTE EXPERIMENTAL (DIAGRAMA

DE FLUJO DEL EQUIPO)0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

6

PROCESAMIENTO DE DATOS, RESULTADOS TEÓRICOS Y

EXPERIMENTALES, ECUACIONES Y CÁLCULOS.

1.25 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0

7 DISCUSIÓN DE RESULTADOS 1.00 1.00 0.8 0.6 0.4 0.2 0

8CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES1.00 1.00 0.8 0.6 0.4 0.2 0

9 BIBLIOGRAFÍA 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

10 ANEXOS 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

Observaciones: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

APELLIDO, NOMBRE C.I FIRMA

1. Antequera, Jorge 21.114.3142. Bracho, Abigail 22.607.4413. Gómez, Leomar 21.157.2474. Parada, Keylly 20.795.9175. Ramírez, Daniel 22.606.6696. Reyes, María 21.157.492

Fecha: _______________________ Docente: _____________________

RESUMEN

La capacidad calorífica es útil para mediar y comparar el calor absorbido por

una sustancia, o bien, un sistema si se considera el aspecto macroscópico,

con el incremento de temperatura resultante. En este sentido, se puede

determinar que mientras mayor sea la temperatura, menor será la capacidad

calorífica de un cuerpo. Entre los objetivos esenciales de la practica, se

busca determinar el valor del índice adiabático (Relación Cp/Cv) de un gas;

en todo el proceso experimental, el método aplicado para el manejo de las

experiencias es el Método de Clement-Desormes, con el cual se determino el

índice adiabático del oxigeno (O2). De este modo, se establece la

comparación de la relación experimental con las teóricas basadas en las

concepciones del Principio de Equipartición (Distribución de energía en un

sistema de moléculas), prediciendo así los valores de capacidad calorífica a

presión y a volumen constante, respectivamente. El método experimental

aplicado conduce a la identificación de variables que permiten determinar

bajo que condiciones se determina el calor específico del O2. En este sentido,

el proceso de expansión adiabática del O2 se lleva a cabo abriendo la válvula

de la bombona a 25 atm (25 atmosferas), cerrando la válvula B después de 5

minutos e inmediatamente después con la válvula A y con ayuda de la

válvula C se ajusta paulatinamente la presión del manómetro. La relación

teoría de los calores específicos deja una pauta de 1,40, mientras que las

proporciones experimentales, en condiciones normalizadas mininamente

desviadas, arrojan como índice adiabático ɣ = 1,3189, considerándose una

desviación casi despreciable haciendo referencia ideal al índice definido

mediante el Principio de Equipartición. La temperatura de la superficie del

garrafón de 18 L, el cual se encontraba completamente frío debido a la

variación molecular del gas oxigeno utilizado para el procedimiento

experimental. La capacidad calorífica es mayor cuando se realiza a presión

constante que cuando se realiza a volumen constante.

INTRODUCCIÓN

Los gases presentan un comportamiento dinámico bastante violento, debido

a que sus moléculas no tienen atracción entre sí, de modo que son capaces

de distribuirse por todo el espacio en cual están contenidos.

La capacidad calorífica a presión o a volumen constante, es una propiedad

que cambia considerablemente con la temperatura y aumentando hasta el

primer cambio de fase. Para los gases, la capacidad calorífica es función de

la presión y temperatura. Sin embargo en muchos casos es posible

despreciar la dependencia de la presión, quedando en función de la

temperatura únicamente.

Al determinar la capacidad calorífica del gas en estudio (Oxigeno Gaseoso

02), la expansión del gas sin intercambio de energía involucra la utilización

del Método de Clement – Desormes, el cual consiste en la expansión

adiabática del Oxigeno utilizado, interpretando el resultado obtenido en

relación de la contribución al calor, especifico por grados de libertad

molecular. Esencialmente este método consiste en bombear el gas dentro de

un recipiente de gran volumen hasta que su presión sea ligeramente mayor

que la atmosférica, esto se lleva a cabo permitiendo que el gas alcance el

equilibrio térmico con su entorno. Cuando se ha alcanzado este estado de

equilibrio, se deja que parte del gas abandone libremente el recipiente hasta

que la presión dentro del recipiente se iguale a la presión atmosférica. Tal

expansión puede ser considerada aproximadamente adiabática, y puesto que

el gas hace trabajo empujando la atmósfera al salir del recipiente, su

temperatura disminuye. Luego de ocurrida esta expansión, se tapa

rápidamente el orificio de salida del gas impidiendo que siga ocurriendo el

intercambio gaseoso con el medio. En este estado se vuelve a dejar que el

gas alcance el equilibrio térmico con el entorno. Este último proceso tiene

lugar a volumen constante por lo cual se considera como isocórico. La

determinación de un valor, se realiza a través de las mediciones de la

presión del gas antes de la expansión adiabática y luego de alcanzado el

equilibrio térmico por segunda vez.

Es bueno saber que cuando un gas se encuentra a volumen constante, su

volumen se mantiene constante mientras que la temperatura se está

elevando, dando origen al aumento de presión del gas. Lo mismo ocurre para

la presión si se mantiene constante, se eleva la temperatura dando como

resultado que aumente el volumen del gas. La relación de ambos factores

depende si el gas es mono, di o poli atómico y puede ser determinada

experimentalmente mediante el método de Clement–Desormes.

La practica desarrollada maneja el Método de Clement-Desormes para la

determinación del índice adiabático, pues considera tanto la presión

atmosférica y la temperatura, que puede considerarse como condiciones

normalizadas, y toma presiones manométricas inicial y final que van a

establecer la definición adecuada para determinar el índice con la expresión

final de relación calorimétrica. El proceso realizado no toma ni intercambia

calor del medio exterior, y la variación del índice teórico con el experimental

demuestra, fundamentalmente, la discrepancia mínima de la capacidad

calorífica considerando notablemente la influencia de la temperatura.

El índice adiabático del gas da la referencia participe frente a la asociación

de las capacidades caloríficas de la presión y el volumen considerados a

modo isobárico e isocórico, respectivamente, lo que es comparado

notablemente con las prescripciones teóricas del proceso, demostrando así

el seguimiento o la concordancia de las razones experimentales con las

relaciones teóricas. El método utilizado en todo el proceso es el de Clement-

Desormes y los cálculos pertinentes mediante la toma de presiones

manométricas a las condiciones normalizadas en las que se encuentra el

laboratorio se presentan a continuación.

PARTE EXPERIMENTAL (DIAGRAMA DE FLUJO)

INICIO

MEDIR PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL LABORATORIO (CONDICIONES NORMALIZADAS – USANDO BARÓMETRO)

ABRIR LA VÁLVULA A Y B SIMULTANEAMENTE(MANTENIENDO VÁLVULA C CERRADA)

ESPERAR POR 5 MINUTOS

DISMINUIR LA PRESION EN LA VÁLVULA A(CERRANDO PARCIALMENTE)

FIN

ABRIR VÁLVULA C, CERRANDO POSTERIORMENTE LA VÁLVULA B

TOMAR NOTA

CERRAR SEGUIDAMENTE LA VÁLVULA A(CASI SIMULTANEAMENTE CON LA VÁLVULA B)

AJUSTAR LA LECTURA DEL MANÓMETRO A 14 UNIDADES

TOMAR NOTA DE LA PRESIÓN DEFINIDA

ALZAR EL TAPÓN A UNA ALTURA MINIMA PARA REALIZAR LA EXPANSION DEL GAS Y CERRAR INMEDIATAMENTE AJUSTANDO EL TAPÓN EN EL MENOR TIEMPO POSIBLE

MEDIR NUEVAMENTE LA PRESIÓN HASTA ALCANZAR EL EQUILIBRIO

REALIZAR CALCULOS

PROCESAMIENTO DE DATOS, RESULTADOS TEÓRICOS Y EXPERIMENTALES, ECUACIONES Y CÁLCULOS

ESTRUCTURA PROCEDIMENTAL

En un garrafón de 18 L, se introdujo la manguera de la válvula A con salida

de O2 hasta el fondo del recipiente, sostenida del tapón trihoradado. Se

verificó la temperatura y presión atmosférica a la cual se encontraba el

laboratorio. Posteriormente procedimos a abrir la válvula de la bombona de

oxigeno hasta alcanzar una presión de 25 atmosferas, verificando que la

válvula C estuviera completamente cerrada por un lapso de 5 minutos

aproximadamente.

Luego del tiempo transcurrido de espera, se fue cerrando parcialmente la

válvula de la bombona de O2 (Válvula A), abriendo pausadamente la válvula

C (Purga), seguido del cierre total de la Válvula B. continuando con el

experimento, se cerro completamente la válvula A y la válvula C. Se observó

en el manómetro la presión a la cual estaba contenido el oxigeno dentro del

garrafón.

Finalizando la experiencia, se alzó lentamente el tapón trihoradado a una

altura mínima, de 5 cm aproximadamente, en un tiempo muy corto, tapando

nuevamente el garrafón. Durante el procedimiento se registró la nueva

presión del oxigeno, asumiendo que el gas contenido en el recipiente se ha

expandido a través de la purga. En este sentido, se establece la diferencia de

presiones definidas durante el proceso.

RESULTADOS TEÓRICOS

Como datos teóricos, en la Tabla 1 se representan diversos calores

específicos de gases a 15 ºC, en cal/gr ºC.

CALORES ESPECÍFICOS DE GASES A 15 ºC, EN cal/gr ºC

GAS Cv Cp

HELIO 0,75 1,25

ARGÓN 0,075 0,125

OXÍGENO 0,155 0,218

NITRÓGENO 0,177 0,248

BIÓXIDO DE CARBONO 0,153 0,199

AGUA (A 200 ºC) 0,359 0,471

TABLA 1: FUENTE ARCHIVO DE POWER POINT WEB

Tomando Cv y Cp del Oxigeno: Cv = 0,155Cp = 0,218La razón de calores específicos o Índice Adiabático es el siguiente:

CpCv

=0,2180,155

CpCv

=1,4065

En la siguiente tabla se muestra el coeficiente de dilatación adiabática o

índice adiabático (ɣ) para diferentes temperaturas tomando en cuenta el

Oxigeno diatómico (Oxigeno Gaseoso O2):

TEMPERATURA GAS ɣ

-181 ºC

O2

1,45

-76 ºC 1,415

25 ºC 1,40

100 ºC 1,399

200 ºC 1,397

400 ºC 1,394

TABLA 2: FUENTE WIKIPEDIA.ORG

El intervalo de temperatura del laboratorio de Fisicoquímica oscilaba entre

los 24 ºC y los 25 ºC, aproximadamente. En este sentido, el ɣ que se

considera teórico a 20 º C: ɣ = 1,40.

Estableciendo la relación con los grados de libertad, la razón de capacidades

caloríficas (ɣ) para un gas ideal puede estar relacionado con los grados de

libertad molecular por lo siguiente:

γ= f+2f

El O2 es un gas diatómico (formado por dos átomos iguales), teóricamente

posee cinco grados de libertad (tres traslacionales y dos rotacionales, el

grado vibracional no se tiene en cuenta si no es a altas temperaturas), en

todo ello resultando un valor de:

γ=5+25

=75=1,4

Esto es consistente, teóricamente, con las medidas del índice adiabático del

02 a 25 ºC en la tabla anterior.

Se sabe que el oxígeno es un gas diatómico, por lo que la energía total

puede encontrarse en forma de energía cinética de traslación y también en

forma de energía cinética de rotación, esto hace que los gases diatómicos

puedan almacenar más energía a una temperatura dada.

ECUACIONES, CÁLCULOS Y PROCESAMIENTO DE DATOS EXPERIMENTALES

PBAR = 76,4 cmHgTLAB = 24,0 ºC76,4cmHg x

10mmHg1cmHg

=764mmHg

CONDICIONES DEL LABORATORIO (TOMADAS CON EL BARÓMETRO)

Tomando las presiones determinadas en el Manómetro después de la

expansión del Gas: P1MAN = 29,3 cmH2OP2 MAN = 7cmH2OLa diferencia de presiones en el Manómetro es:

29,3cmH 2O−7cmH 2O=22,3cmH 2O

Transformando las unidades de presión:

P1MAN = 29,3cmH 2O x 1mH 2O100cmH 2O

=0,293H 2O

P2MAN = 7cmH 2O x 1mH 2O100cmH 2O

=0,07mH 2O

Transformando unidades aplicando las condiciones reciprocas:a. 10,33 mH2O -------------- 1 atmb. 1 atm ----------------------- 760 mmHgEntonces:

1. De mH 2 O a Atm: Para P 1MAN (Presion 1 del Manómetro): 10,33 mH2O ----------- 1 atm0,293 mH2O ----------- X

X=0,293mH 2O x1atm10,33mH 2O

=0,028 Atm

Para P 3MAN (Presión 3 del Manómetro):

10,33 mH2O ----------- 1 atm0,07 mH2O --------------XX=0,07mH 2Ox 1atm

10,33mH 2O=0,0067 Atm

2. De Atm a mmHg: Para P 1MAN (Presion 1 del Manómetro):

1 atm ------------------ 760 mmHg0,028 atm ------------ XX=0,028atmx 760mmHg

1atm=21,28mmHg

Para P3MAN (Presión 3 del Manómetro):

1 atm ------------------ 760 mmHg0,0067 atm ----------- XX=0,0067atm x760mmHg

1atm=5,092mmHg

Ahora bien:

P1MAN = 21,28 mmHgP2MAN = 5,092 mmHgA través de datos tabulados, se toman los valores correspondientes en la

intersección de P2BAR = 764 mmHg a 24 ºC. Como no se pueden ubicar de forma

directa, se toman valores por encima y por debajo para proceder a interpolar,

entonces:

PBAR(mmHg) DATOS TABULADOS

760 2,97

764 X

770 3,01

764−760770−760

= X−2,973,01−2,97

X=2,986

Se hace sustraendo este factor en la diferencia de P2BAR para determinar así

P2, teniendo:P2 = P2BAR – 2,986 = 764 – 2,986 = 761,014 mmHgSe le suma P2 a las presiones manométricas P1 y P3, determinando así P1 Y

P3 absolutas, entonces:P1 = P1MAN + P2 = (21,28 + 761,014)mmHg = 782,294 mmHgP3 = P3MAN + P2 = (5,092 + 761, 014) mmHg = 766, 106 mmHgTeniendo estos valores ya como presiones absolutas:

P1 = 782,294 mmHg PRESIÓN DEL GAS ANTES DE SALIR DEL RECIPIENTE

P2 = 761,014 mmHg (PRESIÓN DEL GAS EN EL INSTANTE EN QUE EL GARRAFÓN SE ENCUENTRA ABIERTO) – PRESIÓN ATMOSFÉRICA.P3 = 766, 106 mmHg PRESIÓN DEL GAS LUEGO DE QUE EL EQUILIBRIO SE ESTABLECE

Se calcula la relación Cp/Cv utilizando la ecuación:

CpCv

=logP1−logP2log p1−log P3

=log (782,294 )−log(761,014)log (782,294 )−log(766,106)

=1,3189

CpCv

=γ=1,3189

VALOR DEL ÍNDICE ADIABÁTICO OBTENIDO MEDIANTE LA APLICACIÓN DEL MÉTODO DE CLEMENT-DESORMES

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

La capacidad calorífica molar de una sustancia a volumen constante, Cv, es

la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de

la sustancia 1ºC a volumen constante y a una temperatura dada. En este

caso el gas estudiado fue el oxigeno, un gas diatómico, donde la capacidad

calorífica requiere energía calorífica para suministrar a las moléculas

movimiento de rotación y movimiento de vibración, estas moléculas están en

constantes choques, dentro del recipiente, donde no existe atracción entre

ellas. En la práctica desarrollada con gas oxígeno, se observo la diferencia

de presiones durante el tiempo propuesto para que el gas se mantuviera

cerrado dentro del garrafón, al liberar el gas y volver a sellar el garrafón. El

recipiente tomo una temperatura baja en la totalidad de su superficie. Debido

a la liberación de energía molecular que se dio al liberar el gas, luego de

ocurrir la expansión. En un gas diatómico la energía total puede encontrarse

en forma de energía cinética de traslación y también en forma de energía

cinética de rotación, eso hace que los gases diatómicos puedan almacenar

más energía a una temperatura dada. Cumpliendo la regla de que mientras

más pequeño sea el cambio de temperatura en un cuerpo, mayor es su

capacidad calorífica.

ANTEQUERA ROBERTIZ, JORGE LUISC.I: 21.114.314


La capacidad calorífica es la cantidad de calor que permite variar, en un

grado, la temperatura de un cuerpo. La temperatura de un cuerpo aumenta

cuando se le aporta energía en forma de calor. El cociente entre la energía

calorífica de un cuerpo y el incremento de temperatura obtenido recibe el

nombre de capacidad calorífica del cuerpo.

Mediante el Método de Clement-Desormes se determino el índice adiabático

de un gas, que este vino siendo el Oxigeno (O2), donde se permitió obtener

su calor especifico. El proceso de expansión adiabática se obtuvo abriendo la

válvula bombona a unos 25atm, se cierra la válvula B y luego a los 5

minutos se cierra poco a poco la válvula A y con ayuda de la B se ajusta la

presión del manómetro a 14 unidades. Registrando la Presión el cual dio

como resultado en el laboratorio de 1,3189, el cual a condiciones

normalizadas es 1,40. Obteniendo estos datos como resultado quiere decir

que el experimental es muy cercano al normalizado, solo se nota una mínima

diferencia. Y sabiendo esto, mientras más pequeños sea el cambio de

temperatura, se determino que mayor es su capacidad calorífica. Al ocurrir la

expansión del gas se midió nuevamente la presión dando como resultado

76,7cmHg a una temperatura de 24ºC. Aplicando este método al tocar el

garrafón de 18l utilizado en el experimento se sintió totalmente frio debido a

la variación molecular del oxigeno.

BRACHO REYES, ABIGAIL ELISA

C.I: 22.607.441


En la practica realizada donde se conoció el índice adiabático de un gas

mediante el Método de Clement-Desormes se obtuvieron valores de

presiones después de haber sido realizado varias veces el proceso

experimental el cual consistía en hacer llenar un botellón de 18 L con un

fluido gaseoso que en este caso fue utilizado O2 y luego con la ayuda de

válvulas de estrangulamiento y una de purga se deja fluir el gas en el

botellón abriendo la válvula de la bombona a 25 atm y cerrando la válvula B y

luego inmediatamente la válvula A habiendo transcurrido 5 minutos.

Posteriormente, con la válvula C, se ajusta la presión del manómetro, siendo

este el instrumento utilizado para medir las diferencias de presiones.

Habiendo obtenido todos estos valores de presiones, se efectuaron cálculos

donde se tomo en cuenta los valores manométricos y la presión calculada

en el barómetro en condiciones del laboratorio, cálculos que dieron a conocer

el índice adiabático del gas en relación con la expansión que luego seria

comparado con el valor tabulado del índice adiabático del O2, viéndose una

diferencia casi despreciable pero moderada por las condiciones prescritas.

GOMEZ FLORES, LEOMAR ALEXANDERC.I: 21.157.247


Después de haber estudiado la práctica desarrollada en el laboratorio

pudimos denotar que en los distintos pasos obtuvimos diferentes resultados

como fue la variación de presión que existió como lo fue la inicial que fue 5

atm para pulgar el aire contenido dentro del garrafón porque el oxigeno es

más pesado que el aire y al estar los dos en el recipiente el menos denso en

este caso el aire salió al ambiente, luego abrimos nuestra primera válvula

con 25 atm, y teniendo en cuenta que al insertarle mucha presión el tapón

trihoradado se iba a disparar, el procedimiento se realizo con mucha

sincronización y varias veces hasta que posteriormente se logro obtener la

diferencia de presiones en el manómetro, debido a la expansión del oxigeno

en la atmosfera porque al salir el oxigeno del garrafón menor fue su

temperatura por lo tanto se pudo denotar que a menor temperatura mayor

capacidad calorífica. Cabe destacar que el índice adiabático lo obtuvimos

mediante la variación de presión que existió en el procedimiento al inicio, al

realizar la expansión adiabática y después de alcanzar el equilibrio térmico

por segunda vez.

PARADA ANTEQUERA, KEYLLY STEPFANYC.I: 20.795.917


La relación de calores específicos a presión y volumen constante (índice

adiabático), para el gas oxigeno (O2), por ser un gas diatómico, su promedio

oscila entre los 1,4 y 1,45 a diversas temperaturas (teóricamente hablando).

Esto es debido a la interacción molecular que presentan las formas de

energía fundamentadas en el principio de equipartición (dos rotacionales y

tres traslacionales), por lo que los grados de libertad molecular resultan

siendo 5 para gases diatómicos como el O2 sin considerar la influencia

vibracional puesto que se esta trabajando a temperaturas en condiciones

normalizadas, casi ambientales (PATM = 764 mmHg a 24 ºC). La relación

teórica es considerada como la sumatoria de los grados de libertad mas dos

(que representan las dos capacidades caloríficas consideradas constantes

en el proceso: Presión y Volumen), dividido entre los mismos grados de

libertad, de esta forma se obtiene el índice adiabático teórico distribuido

según el principio de equipartición de la energía en un sistema de moléculas;

en este caso, puede decirse que el calculo es considerado ideal para este

proceso (marco teórico). Por tal motivo, se realiza la comparación con el

índice adiabático (también conocido coeficiente de dilatación adiabática)

teórico con el experimental a través de las ecuaciones y cálculos que arroja

como resultado un índice de ɣ = 1,3189, considerándose la razón de

variación casi despreciable debido a las condiciones reales del laboratorio a

las fundamentadas teóricamente. Para las condiciones del laboratorio se

toman las medidas determinadas por el barómetro, la presión arrojada

constituye la presión absoluta, mientras que las presiones marcadas por el

manómetro como inicial y final constituyen las presiones relativas por lo que

la equivalencia de unidades deben ser llevadas a cabo mediante procesos de

conversiones de unidades de presiones básicas, hasta que la presión

absoluta es sumada a la manométrica para determinar las condiciones

absolutas reales de las presiones tanto del gas antes de salir del recipiente,

de la presión atmosférica y la presión del gas luego de la expansión cuando

el equilibrio se establece, P1, P2 y P3, respectivamente. A través del método

de Clement-Desormes, se determina el índice adiabático de un gas,

claramente, mediante la expansión adiabática, es decir, sin considerar los

intercambios de calor (sin tomar ni ceder calor del medio ambiente). En este

sentido, la variación de temperatura influye radicalmente en la capacidad

calorífica del gas, pues a mayor temperatura menor será la capacidad

calorífica, es decir, menor será la energía que se requiere para elevar un

grado de temperatura por unidad de masa. Además, se puede concluir que

cuando un gas se encuentra a volumen constante, su volumen se mantiene

constante mientras que la temperatura se esta elevando, dando origen al

cambio de presión del gas. De igual modo, lo mismo ocurre si ahora se

considera a la presión constante, se eleva la temperatura dando como

resultado que aumente el volumen del gas. Sin embargo, es importante

mencionar, que la capacidad calorífica de un gas es mayor si se realiza a

presión constante que cuando se realiza a volumen constante (Cp > Cv).

RAMÍREZ MORA, DANIEL EDUARDO

C.I: 22.606.669


En primer lugar Se tomo temperatura y presión presentes en el laboratorio

con los instrumentos barómetro y termómetro, obteniendo una temperatura

de 24°C, y una presión de 76,7 Cm. Los datos de presión y temperatura

presentes en el laboratorio se evalúan en la tabla, para determinar el mmHg.

Pero como los datos no coincidían con los de la tabla se procedió a una

interpolación:

Obteniendo un valor de 2.998, el cual le fue restado a la presión evaluada al

comienzo: (767,7mmHg-2,998= 764.7 mmHg). Efectuando los cálculos

oportunos, por medio de la ecuación de relación de calores específicos se

establece el índice adiabático. Con el uso de la garrafa de 18 L, la bombona

de gas, y el manómetro se realizo el experimento de índice adiabática del

gas de oxigeno a través del Método de Clement-Desormes, el cual consiste

de ir abriendo la válvula de la bombona a 25 atm (25 atmosferas), cerrando

la válvula B después de 5 minutos e seguidamente la válvula A y con ayuda

de la válvula C se ajusta lentamente la presión del manómetro. Este método

se realizo en varias ocasiones hasta que finalmente se logro la diferencia de

presiones en el manómetro.

El índice que se obtuvo en el experimento es de 1,3189, muy cercana al

índice teórico del O2 que en condiciones de 1 atm a 25 ºC es de 1,40. Se

debe tener presente que entre más pequeño sea el cambio de temperatura

en un cuerpo en una cantidad dada, mayor es su capacidad calorífica.

REYES DIAZ, MARIA ALEJANDRAC.I.: 21.157.492

PRESIÓN A24°C

VALOR DE LA TABLA

760 CM 2,97767 CM X770 CM 3,01

CONCLUSIONES

La capacidad calorífica de un cuerpo va fundamentada con la cantidad de

calor que resulta necesario por unidad de masa, de tal modo que se pueda

aumentar un grado de temperatura. A volumen constante (Cv), representa la

razón de cambio de la energía interna, en cambio, a presión constante (Cp),

la capacidad calorífica muestra la razón de cambio de la entalpia en un

sistema en cuestión. Sin embargo, el calor que se debe suministrar es el

mismo, dependiendo evidentemente de la trayectoria del cambio de estado.

Para los procesos de expansión, conviene determinar el índice adiabático

que establece la relación adimensional de ambas capacidades en la

transferencia de calor. En este sentido, se concluye que:

El Método de Clement-Desormes se utiliza para determinar el Índice

Adiabático de un gas con expansión.

El Índice Adiabático establece la relación entre la capacidad calorífica

a presión y a volumen constante respectivamente.

El índice adiabático teórico para el O2 es ɣ = 1.4 y el experimental ɣ =

1,3189, por lo que en comparación y variación de las condiciones del

laboratorio, la diferencia teórica a la experimental es mínima y se

considera casi despreciable.

La capacidad calorífica de una sustancia tiene un valor mayor si se

lleva a cabo a presión constante que si es realizada a volumen

constante.

Los gases diatómicos como el O2 utilizado para el desarrollo de esta

experiencia, poseen cinco grados de libertad (y no se considera la

energía vibracional cuando se trata de temperaturas relativamente

bajas).

El Índice Adiabático teórico del O2 en condiciones normalizadas

(Presión de 1 atm a 25 ºC) es de 1,40 (Relación Cp/Cv). In índice

experimental fue a su vez muy cercano pues la relación de

capacidades equivale a 1,3189, considerándose como una diferencia

casi despreciable, pero moderada por las condiciones.

Entre mas pequeño sea el cambio de temperatura en un cuerpo en

una cantidad dada, mayor es su capacidad calorífica.

Cuando un gas se encuentra a volumen constante, su volumen se

mantiene constante mientras que la temperatura se esta elevando,

dando origen al cambio de presión del gas. Lo mismo sucede si

considera a la presión constante, se eleva la temperatura dando como

resultado que aumente el volumen del gas.

Las presiones del manómetro deben ser sumadas con la presión

barométrica, para establecer la presión absoluta, pues la presión

manométrica toma como 0 a la presión atmosférica que equivale a

14,7 psia.

RECOMENDACIONES

Distribuir el procedimiento experimental de forma organizada, de tal

forma que la experiencia se desarrolle más sistemática y estructurada

más eficientemente.

Verificar si en el manómetro están contenidos cúmulos de aire durante

el desarrollo de la abertura de válvulas de presiones.

Preparar con anterioridad el equipo a utilizar y así cerciorarse de que

no exista ninguna fuga del gas en alguna manquera para tener mejor

lectura de las presiones.

Mantener el manómetro a utilizar con la cantidad de agua adecuada

para obtener una mejor apreciación de las diferencias de presiones.

Proporcionar mayor tiempo para la realización de la práctica, con el

propósito de realizar los procesos mas paulatinamente a un intervalo

de trabajo mejor distribuido.

Considerar la utilización de otros gases con el fin de estudiar el

comportamiento que representa durante el desarrollo de la experiencia

y determinar nuevos cálculos de relaciones entre capacidades

caloríficas (Cp/Cv).

BIBLIOGRAFÍA

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Perry W (2004). Manual del ingeniero químico. México:

Editorial McGraw- Hill. Segunda Edición.

Crockford D (1990). Fundamentos de Fisicoquímica. México:

Editorial McGraw Hill. Cuarta Edición.

Wade Jr. Química Orgánica.

FUENTES ELECTRÓNICAS

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ANEXOS

OXIGENONOMBRE QUIMICO E

IDENTIFICACION

NOMBRE QUÍMICO : OXÍGENO

FÓRMULA : O2

SINÓNIMOS : NO APLICA

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

DENSIDAD DE GAS A 0°C (32°F), 1 ATM: 1.326 KG/M3 (0.083 LB/PIE3)PUNTO DE EBULLICIÓN A 1 ATM: -183.0°C (-297.4°F)PUNTO DE CONGELACIÓN / FUSIÓN A 1 ATM: -218.8°C (-361.8°F)PESO ESPECIFICO (AIRE = 1) A 21.1°C (70°F): 1.105PESO MOLECULAR: 32.00SOLUBILIDAD EN AGUA VOL/VOL A 0°C (32°F) Y 1 ATM: 0.0491GRADO DE EXPANSIÓN: NO APLICA.VOLUMEN ESPECIFICO DEL GAS (LB/FT3) : 12.1APARIENCIA Y COLOR: GAS INCOLORO Y SIN OLOR A PRESIÓN Y TEMPERATURA NORMAL.

PRIMEROS AUXILIOSINHALACIÓN: REMUEVA LA VÍCTIMA AL AIRE FRESCO, LO MÁS PRONTO POSIBLE. EN CASO DE PRESIÓN ELEVADA, REDUZCA LA PRESIÓN DEL OXÍGENO A UNA ATMÓSFERA. EL MÉDICO DEBE SER AVISADO DE LA EXPOSICIÓN A ALTAS CONCENTRACIONES DE OXÍGENO. PERSONAL PROFESIONALMENTE ENTRENADO DEBE SUMINISTRAR AYUDA MÉDICA COMO LA RESUCITACIÓN CARDIO-PULMONAR, SI ES NECESARIO. NO ES APROPIADO SUMINISTRAR OXÍGENO SUPLEMENTAL.MEDIDAS CONTRA INCENDIORIESGO GENERAL: GAS NO INFLAMABLE. EL OXÍGENO ACELERA LA COMBUSTIÓN. MATERIALES COMBUSTIBLES Y ALGUNOS NO COMBUSTIBLES SE QUEMAN FÁCILES EN AMBIENTES RICOS EN OXÍGENO. CUANDO LOS CILINDROS SE EXPONEN A INTENSO CALOR O LLAMAS, SE PUEDEN ROMPER VIOLENTAMENTE.MEDIOS DE EXTINCIÓN: EL OXÍGENO NO ES INFLAMABLE, PERO SÍ ES COMBURENTE. SE PUEDEN UTILIZAR TODOS LOS ELEMENTOS EXTINTORES CONOCIDOS.INSTRUCCIONES PARA COMBATIR INCENDIOSEVACUAR A TODO EL PERSONAL DE LA ZONA PELIGROSA. SI ES POSIBLE, CERRAR LA VÁLVULA DE OXÍGENO EL CUAL ALIMENTA EL FUEGO.MEDIDAS CONTRA ESCAPE ACCIDENTALEN CASO DE ESCAPE EVACUAR A TODO EL PERSONAL DE LA ZONA AFECTADA (HACIA UN LUGAR CONTRARIO A LA DIRECCIÓN DEL VIENTO). AÍSLE UN ÁREA DE 25 A 50 METROS A LA REDONDA. MONITOREE EL ÁREA AFECTADA PARA ASEGURARSE QUE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO NO EXCEDA EL 23.5%. ASEGURAR LA ADECUADA VENTILACIÓN EN EL ÁREA PARA REDUCIR EL NIVEL DE OXÍGENO. PREVENIR LA ENTRADA DE PRODUCTO EN LAS ALCANTARILLAS, SÓTANOS, O CUALQUIER OTRO LUGAR DONDE LA ACUMULACIÓN PUDIERA SER PELIGROSA. SI ES POSIBLE INTENTE CERRAR LA VÁLVULA Ó MUEVA EL CILINDRO HACIA UN LUGAR VENTILADO. ELIMINE FUENTES DE CALOR, IGNICIÓN Y SUSTANCIAS COMBUSTIBLES.

MANIPULACIÓNPRECAUCIONES QUE DEBEN TOMARSE DURANTE EL MANEJO DE CILINDROSANTES DE USO: MUEVA LOS CILINDROS UTILIZANDO CARRO PORTA CILINDROS O MONTACARGAS. NO LOS HAGA RODAR, NI LOS ARRASTRE EN POSICIÓN HORIZONTAL. EVITE QUE SE CAIGAN O GOLPEEN VIOLENTAMENTE UNO CONTRA OTRO, O CONTRA OTRAS SUPERFICIES. NO SE DEBEN TRANSPORTAR EN ESPACIOS CERRADOS, COMO POR EJEMPLO EL BAÚL DE UN CARRO, CAMIONETA O VAN. PARA DESCARGARLOS DEL CAMIÓN USE RODILLO DE CAUCHO.DURANTE SU USO: NO USE ADAPTADORES, HERRAMIENTAS QUE GENEREN CHISPAS, NI CALIENTE EL CILINDRO PARA AUMENTAR EL GRADO DE DESCARGA DEL PRODUCTO. NO USE ACEITES O GRASAS EN LOS AJUSTADORES O EN EL EQUIPO DE MANEJO DE GAS. INSPECCIONE EL SISTEMA PARA ESCAPES USANDO AGUA Y JABÓN. NO INTENTE ENCAJAR OBJETOS COMO ALICATES, DESTORNILLADORES, PALANCAS, ETC, EN LA VÁLVULA, YA QUE PUEDE DAÑARLA, CAUSANDO UN ESCAPE. USE VÁLVULA DE CONTENCIÓN O DE RETROCESO DE LLAMA PARA PREVENIR CONTRAFLUJO PELIGROSO AL SISTEMA.DESPUÉS DE USO: CIERRE LA VÁLVULA PRINCIPAL DEL CILINDRO. MARQUE LOS CILINDROS VACÍOS CON UNA ETIQUETA QUE DIGA “VACIO”. LOS CILINDROS DEBEN SER DEVUELTOS AL PROVEEDOR CON EL PROTECTOR DE VÁLVULA. NO DEBEN SER REUTILIZADOS CILINDROS QUE PRESENTEN FUGAS, DAÑOS POR CORROSIÓN O QUE HAYAN SIDO EXPUESTOS AL FUEGO.

ESTABILIDAD E INCOMPATIBILIDADESTABILIDAD: EL OXÍGENO ES UN GAS ESTABLEINCOMPATIBILIDAD: OXÍGENO ES INCOMPATIBLE CON MATERIALES COMBUSTIBLES Y MATERIALES INFLAMABLES, HIDROCARBUROS CLORINADOS, HIDRAZINA, COMPUESTOS REDUCIDOS DE BORO, ÉTER, FOSFAMINA, TRIBROMURO DE FÓSFORO, TRIÓXIDO DE FÓSFORO, TETRAFLUOETILENO, Y COMPUESTOS QUE FORMAN PERÓXIDOS FÁCILMENTE. OXÍGENO PUEDE FORMAR COMPUESTOS EXPLOSIVOS CUANDO ES EXPUESTO A MATERIALES COMBUSTIBLES, ACEITE, GRASAS Y OTROS MATERIALES HIDROCARBUROS.

informe fisicoquimica 1

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