TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC

PRACTICA:

CAPACIDAD CALORIFICA

PROFESOR:

EDGAR CORONA ORGANICHE

ALUMNO:

ROSAS MICHEL RICARDO ALBERTO

“CAPACIDAD CALORÍFICA”

OBJETIVOS

Aprender a diferenciar un proceso adiabático de un proceso isotérmico. Utilizar una técnica indirecta para calcular capacidades caloríficas a presión

y volumen constantes. Determinar la relación de capacidades caloríficas, conocida como

coeficiente adiabático (γ) para un gas. Evaluar la eficiencia de la técnica en base a los resultados experimentales. Aplicar la validez de un proceso reversible.

INTRODUCCIÓN

Primera ley de la termodinámica

Si un sistema se somete a cualquier transformación cíclica, el trabajo producido en el entorno es igual al calor que fluye desde el entorno. A partir de la primera ley, que relaciona los efectos del trabajo y el calor observados en el entorno en una transformación cíclica, se deduce la existencia de una propiedad de estado del sistema, la energía.

La capacidad calorífica (C) de una sustancia es una medida de la elevación de la temperatura que se produce cuando la sustancia se calienta. Se expresa en J/°C. La capacidad calorífica de 1 mol de una sustancia se denomina capacidad calorífica molar y se expresa en J/mol °C.

Si se hace fluir calor en un gas mantenido a volumen constante, la energía del gas aumenta en la cantidad de energía suministrada por el flujo de calor. La razón entre el aumento de energía y el aumento en temperatura del sistema se define como la capacidad calorífica a volumen constante, Cv. Mientras que la capacidad calorífica a presión constante es el cambio de entalpía entre el cambio de temperatura a presión constante.

En un proceso a volumen no se produce trabajo y la distancia promedio entre las moléculas permanece igual. Por tanto, la capacidad calorífica es pequeña, todo el calor transferido se traduce en un movimiento caótico y se manifiesta mediante un aumento de la temperatura. En un proceso a presión constante, el sistema se expande contra la presión externa y produce trabajo en el entorno ambiente; el calor transferido desde el entorno se divide en tres porciones: la primera parte produce trabajo en el entorno, la segunda proporciona la energía necesaria para separar las moléculas a una distancia mayor y la tercera se traduce en un aumento de la energía del movimiento caótico (se exterioriza mediante un aumento de la temperatura). Para lograr un aumento de la temperatura de un grado se necesita transferir más calor en un proceso a presión constante que uno

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a volumen constante. En consecuencia, Cp es mayor que Cv. Razón de capacidad calorífica γ = Cp / Cv.

Si no hay flujo de calor durante un cambio de estado, se trata de un cambio adiabático. Una disminución de la energía con una disminución de la temperatura del sistema, por consiguiente, si se produce trabajo en un cambio adiabático, la temperatura del sistema disminuye. Para un cambio fijo de volumen, la expansión adiabática reversible producirá la mayor disminución de temperatura.

RESULTADOS

El coeficiente adiabático se obtuvo de la siguiente formula:

= h / h – h1

Donde:

h = es la primera presión, la cual es la diferencia de las columnas de agua.

La P2 es cuando se nivela y la P3 es cuando aumenta un poco el nivel de agua, pero debido a que la presión 3 es muy difícil de medir por tanto el valor de la P3 es aproximado a h – h1 .

La diferencia (P1- P2) corresponderá a la altura (h) que es la diferencia inicial en el manometro del parato a utilizar y la diferencia (P1 – P3) que correpsonde realmentea la diferencia (P1- P2) – (P3 –P2),se leera en el manometro como una altura (h1)que es la diferencia (P3- P2).

El valor del primer coeficiente adiabático se obtuvo de la siguiente forma:

= 19.8 / 19.8 – 5 =1.33

Y asi se obtuvieron todos los valores de .

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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Altura (h) Altura (h1) Coeficiente adiabático ( )

19.8cm 5 cm 1.3322.7 cm 6.2 cm 1.37

34cm 9.1 cm 1.3619.5 cm 7 cm 1.5614.9 cm 3.9 cm 1.35

Promedio 1.394

Se obtuvo un coeficiente adiabático promedio de las 5 lecturas de la altura de la columna de agua de 1.394 el cual es aceptable comparado con el reportado bibliográficamente que es de 1.4 y este valor corresponde al coeficiente adiabático del aire, el cual puede variar debido a que el aire como bien se sabe es una mezcla de distintos componentes y nosotros nos encontramos en la zona norte central lo que hace que el aire que viene del polo norte provoque una condensación, ya que se encuentra el aire frio con el aire caliente lo que genera que choquen y se lleve a cabo una condensación en forma de lluvia (donde se libera energía), la cual produce humedad, y la única diferencia por la cual nuestro coeficiente adiabático no coincide con el reportado bibliográficamente es debido a que el que se reporta bibliográficamente es de aire seco y el que nosotros reportamos es de aire con cierta humedad, por lo comentado antes. Lo cual indica que el aparato de Clement-Desormes es adecuado.

CONCLUSIÓN

Durante la práctica se pudo concluir que un proceso adiabático es aquel en el que el sistema no intercambia calor con el entorno mientras que, en el extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico. Se pudo obtener de una forma indirecta las capacidades caloríficas a presión y volumen constante del aire utilizando un dispositivo en el cual a través del cociente de las diferencias de presiones se obtuvo el coeficiente adiabático. (es decir la medida de sus alturas) En esta práctica no se puede afirmar que hubo errores, debido a que el coeficiente adiabático del aire tomado bibliográficamente es de aire seco, mientras que el calculado prácticamente es de aire que posee cierta humedad, debido a la ubicación de nuestro país. Por lo cual podemos decir que los resultados son bastante aceptables.

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