INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUnidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera y Ciencias Sociales y Administrativas

Asignatura: Qumica IndustrialLaboratorios de Qumica Practica No. 1Ttulo: Relacin entre las capacidades calorficas de un gasSecuencia: 2IM34Integrantes: Profesor: Ing. Tapia Aguilar ngel Eugenio

Fecha de elaboracin: 28/ago/2014Fecha de entrega: 04/sep/2014

C O N T E N I D OOBJETIVO3INTRODUCCIN3MATERIALES5DESARROLLO DEL EXPERIMENTO5CLCULOS6CUESTIONARIO.8CONCLUSIN10BIBLIOGRAFA10

OBJETIVO

El alumno determinar el valor de la relacin Cp / Cv para el aire por el mtodo de Clement y DesormesINTRODUCCIN

Termodinmica

La termodinmica estudia la transformacin del calor en trabajo y viceversa. Se funda en fenmenos comprobados experimentalmente, circunstancia que la distingue de la teora mecnica del calor.

Segn el principio de equivalencia o primer principio de la termodinmica, existe una correspondencia cuantitativa entre los fenmenos mecnicos y trmicos. Existe una relacin matemtica entre el trabajo W y cantidad de calor Q necesaria para obtenerlo.Resumiendo, la termodinmica estudia la energa de un sistema atreves del movimiento.

Energa del Sistema

Un sistema es cualquier parte del universo que se asla para estudiarlo. La forma de aislarlo puede ser fsica o imaginaria.

Q= CalorW= Trabajo

La energa interna es toda aquella que pose un sistema .Cuando un sistema es cerrado, se determina porque sabemos que va a existir el cambio de energa pero no de materia.

Variacin de Energa QW

Procesos. Ley de Boyle-Mariotte

La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presinV P; PV= KLa temperatura y la masa del gas siempre debern permanecer constantes (K).Cuando aumenta la presin, el volumen baja, mientras que si la presin disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constantepara poder hacer uso de la ley, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deber cumplirse la relacin: P1V1 = P2V2

Como nuestra temperatura es constante, llamaremos a este proceso, PROCESO ISOTRMICO.Unaexpansin isotrmicaes un proceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T1= T2para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotrmico.

Ley de Charles y Gay LussacP y T = Son constantesEs una de las leyes de losgases ideales, que relaciona elvolumeny latemperaturade una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a unapresinconstante, mediante una constante de proporcionalidad directaV El volumen es directamente proporcional ala temperatura.

Todo esto nos lleva a unproceso isobrico,este es unproceso termodinmicoque ocurre a presin constante.

Proceso isomtricoUnproceso isocrico, tambin llamadoproceso isomtricooisovolumtricoes un procesotermodinmicoen el cual el volumen permanece constante;esto implica que el proceso no realizatrabajopresin-volumen.

Proceso Adiabtico.

Un proceso adiabtico es impenetrable al calor (que se opone a su transmisin). Se aplica en los sistemas termodinmicos.Un gas al dilatarse adiabticamente, se enfra, pues la cantidad de calor que contiene se reparte en un volumen mayor; por el contrario, la compresin adiabtica de dicho gas tiene por efecto un aumento de su temperatura. Si se cuenta en ordenada la presin del gas y en abscisa el volumen que ocupa, y se parte del principio de que dicho gas no recibe ni cede ningn calor exterior al sistema, se obtiene un punto representativo. Haciendo cambiar progresivamente la presin se lograra una sucesin de puntos, o sea una curva adiabtica caracterstica. Estas curvas representan importante papel en termodinmica.

MATERIALES

* Garrafn de vidrio.* Perrilla de hule.* Manmetro diferencial (con agua)* Llave de paso.* Tapn de hule trihoradado.* Tubera de vidrio y ltex.

DESARROLLO DEL EXPERIMENTO

Ya instalado el equipo, tapamos el garrafn de vidrio y cerramos la vlvula, esto nos dio nuestra primera presin, sucesivamente fuimos destapando el garrafn (quitando el tapn de hule) y lo tapbamos lo ms rpido posible hasta obtener nuestras ocho medidas, las cuales registramos. Como nota debemos mencionar que las veces que destapamos el garrafn y lo tapamos, no fue con la misma velocidad en los ocho casos.

Tabla nmero 1. Datos experimentales. Presin manomtrica

Experimento no.h1 (cm H2O)h2 (cm H2O)h3 (cm H2O)

153-12037.5-27.5

260-5039-26

357-8038.5-26.5

455-10036.5-28.5

550-15036-29

648-17037-28

758-7038-27

840-25035-30.5

*Datos obtenidos del laboratorio en cm de agua. Recordando que 1cm=10mm se efectan las conversiones en la siguiente tabla expresando los incrementos en las temperaturas.

Tabla nmero 2. Datos experimentales. Presin manomtrica

Experimento no.h1 (mm H2O)h2 (mm H2O)h3 (mm H2O)

14100100

25500130

34900120

4450080

5350070

6310090

75100110

8150045

CLCULOS 1) Presin absoluta para cada estado termodinmicoFrmulasPasb = Pman + PatmPman = [ h (mmHg)][] = mmHgP atm = 585 mmHg (Ciudad de Mxico)Experimento 1P. abs1= Pman1 + P. atm = [(410 mmH2O)()] + 585mmHg = 615.15 mmHgP. abs2= Pman1 + P. atm = [(0 mmH2O)()] + 585mmHg = 585 mmHgP. abs3= Pman1 + P. atm = [(100 mmH2O)()] + 585mmHg = mmHg

Experimento 2P. abs1= Pman1 + P. atm = [(550 mmH2O)()] + 585mmHg = mmHgP. abs2= Pman1 + P. atm = [(0 mmH2O)()] + 585mmHg = 585 mmHgP. abs3= Pman1 + P. atm = [(130mmH2O)()] + 585mmHg = 592.35 mmHg

Tabla nmero 3. Presin absoluta

Experimento no.P abs1 (mmHg)P abs2 (mmHg)P abs3 (mmHg)

1615.15585592.35

2625.44585594.56

3621.03585593.82

4618.09585590.88

5610.74585590.15

6607.79585591.62

7622.50585593.09

8596.03585588.31

*Presiones absolutas obtenidas experimentalmente por medio de frmulas y sustituciones tomando como constante la presin atmosfrica de la ciudad de Mxico (585 mmHg).

2) Relacin = = ===

**En esta relacin se utilizan las presiones manomtricas (en mm de H2O) para obtener el valor de gamma () en donde el valor de la presin manomtrica es despreciable dado que su valor grafico como experimental debido al decremento de temperatura vale 0.Por lo tanto: 1 = = = 1.32

2 = = = 1.303) Calculo de promedio, considerando aquellos valores que se acerquen ms al valor terico esperado.Tabla nmero 4. Gamma

Experimento no.h1 (mm H2O)h2 (mm H2O)h3 (mm H2O)

141001001.32

255001301.31

349001201.32

44500801.22

53500701.25

63100901.41

751001101.28

81500451.43

promedio de gamma1.32

CUESTIONARIO.1. En qu momento del experimento se llevan a cabo los procesos: a) adiabtico y b) isomtrico.El proceso adiabtico se lleva a cabo al principio y el isomtrico se lleva acabo a la mitad. Si gama es cero, se habla de un proceso adiabtico, si es uno es un proceso isotrmico, y si es infinito es un proceso isomtrico o isocrico2. Por qu no se lleva a cabo de manera fsica el proceso isotrmico?Porque nuestro sistema est cerrado. Y no sufre ningn cambio.P1V1 =P2v2= K3. En una expansin adiabtica un gas se enfra. Cmo se explica esto si Q= 0?4. Se supone que con la expansin del fluido la distancia promedio entre molcula y molcula aumenta, por lo que el nmero de colisiones entre ellas disminuye. Esto aumenta la energa potencial del gas. Si no se extrae energa en forma de calor o trabajo durante la expansin (esto se conoce como proceso adiabtico), la nica forma de que la energa del fluido permanezca constante y cumpla con la ley de la conservacin de la energa es que se reduzca la energa cintica de las molculas que lo constituyen. Como la temperatura es proporcional a esta energa cintica, un descenso en ella implica un descenso de temperatura, es decir, un enfriamientoEl trabajo est a costa de la energa interna, E= Q + W

E= W :. E=nCv T=W

T1V2 n-1=T2V2P1V1= P2V2 :. =

5. Proceso Isotrmico [n= 1 mol; T=273.15 K; PV=cte; P1V1=P2V2]Presin (atm) | 1 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.1 |Volumen(L) | 22.4 | 24.88 | 27.99 | 31.98 | 37.31 | 44.77 | 55.96 | 74.61 | 111.91 | 223.82|

Proceso adiabtico [n= 1 mol; PV =cte; P1V1 =P2V2 ]Presin (atm) | 1 | 0.9 | 0.8 | 0.7 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.1 |Volumen (L) | 22.4 | 25.13 | 28.59 | 33.09 | 37.89 | 46.28 | 59.12 | 81.20 | 126.75 | 271.39|Temperatura (K) | 273 | 237.45 | 203.05 | 170.1 | 144.38 | 113.32 | 84.25 | 57.49 | 33.54 | 13.35|*Datos obtenidos directamente con la calculadora realizando los despejes correspondientes6. 7. 8. En un proceso adiabtico para que sirve DondePes lapresindel gas,Vsu volumen y elcoeficiente adiabtico, siendoelcalor especficomolar a presin constante yel calor especfico molar a volumen constante. Para un gas monoatmico ideal. Para un gas diatmico (como elnitrgenoo eloxgeno)

Un proceso es reversible si, despus de que ocurre, tanto el sistema como entorno pueden, por cualquier medio posible, regresar a sus estados originales. Cualquier otro proceso se conoce como irreversible.Los procesos reversibles son importantes porque proporcionan el trabajo Mximo para dispositivos que producen trabajo, y el trabajo mnimo de entrada a dispositivos que absorben trabajo para operar. Para estos dispositivos y muchos otros, los procesos reversibles son normas de comparacin. Para determinar si el proceso es reversible, es necesario aplicar la segunda ley.

CONCLUSIN

En sta prctica identificamos lo que es Cp que es la capacidad calorfica de una sustancia a presin constante y tambin Cv que de la misma forma es la capacidad calorfica pero en este caso es a volumen constante y su relacin q hay entre las dos, que en este caso usamos como sustancia el aire.A partir del experimento en el proceso isotrmico a partir de una determinada presin que va disminuyendo los valores del volumen se empiezan a disparar y ya no se pueden ver tan constantes como en los primero datos. Lo mismo pasa en el proceso adiabtico en donde se puede observar que el valor de la temperatura disminuye drsticamente respecto al primer dato; esto nos dice que a menor presin disminuyen todas las variables que son volumen y temperatura.

BIBLIOGRAFA

A) Shoemaker D., Experiments in Physical Chemistry, Mc Graw Hill, New York, 6ta Ed., (1996), Cap. IV, Exp. 3, pg. 105. B) Levine, I. N., Fsico Qumica, 4ta Ed. McGraw-Hill (1996), pg 486, 865-870. C) Atkins, P. W., Physical Chemistry, 5ta Ed., W. H. Freeman &2