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LABORATORIO DE TERMODINÁMICA.
Informe práctica 2.
Índice adiabático del aire.
Alumnos: Hernández Martín, Ángel 49542
Llorente Campos, Rubén 49424
Huang Huang, Víctor 49953
Curso: 2º
Grupo: M - 201
Grupo de clase: V 15:00 S-2
11 - Noviembre - 2011
Vº Bº
Eduardo Faleiro Usanos.
LAB. TERMODINÁMICA
Informe 1
ÍNDICE:
 OBJETIVO
Pág. 3
 MÉTODO DE CLEMENT-DESORMES
Pág. 3-4
 MÉTODO DE RÜCHARDT-FLAMMERSFELD
Pág. 5-6
 CONCLUSIÓN FINAL
EUITI. Departamento de Física aplicada. Ronda de Valencia 3. 28012 MADRID.
REALIZADO POR: Ángel Hernández Martín, Rubén Llorente Campos y Víctor Huang Huang.
ÍNDICE ADIABÁTICO DEL AIRE.
Pág. 6
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LAB. TERMODINÁMICA
Informe 1
 OBJETIVO:
Determinación del coeficiente adiabático del aire por medio del procedimiento de ClementDesormes y de método oscilatorio de Rüchardt-Flammersfeld.
 Método de Clement-Desormes.
 MATERIALES:
-
Botellón de vidrio.
Compresor de aire.
Manómetro diferencial de agua.
 FUNDAMENTO TEÓRICO.
El método de Clement-Desormes se basa en el enfriamiento que se produce en un gas cuando se
expande según un proceso adiabático. En esta práctica se realizarán expansiones bruscas que
pueden considerarse adiabáticas pues, al ser rápidas, no hay tiempo para que el sistema reciba
calor equivalente al trabajo que realiza en la expansión. Según el Primer Principio de la
Termodinámica, todo gas que se expande rápidamente contra la oposición de una fuerza exterior
realiza trabajo a costa de su energía interna y se enfría.
Lo contrario ocurre cuando el gas se comprime de forma adiabática que aumenta su energía
interna y por tanto su temperatura aumenta.
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
i.
Se inyecta aire por la parte inferior del botellón de vidrio hasta que el manómetro marque
una diferencia de alturas inicial (h1).
*A destacar que el manómetro tiene error de cero; es decir, marca inicialmente una diferencia
de alturas de milímetros (1 mm).
ii.
Esperamos de 2 a 3 minutos a que se igualen las temperaturas del gas y del laboratorio (a
temperatura ambiente) => Medida precisa de h1
iii.
Se abre la llave hasta que el manómetro este equilibrado en las dos ramas.
iv.
Esperamos de 2 a 3 minutos a que se vuelvan a equilibrar las temperaturas del gas y del
ambiente. El gas incrementa ligeramente su presión => Medida precisa de h2.
v.
Repetimos este proceso 5 veces. Graficamos h1 frente a h1-h2 y calculamos la pendiente
por ajuste mediante mínimos cuadrados. Dicha pendiente es el índice adiabático (γ).
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LAB. TERMODINÁMICA
Informe 1
 TABLA DE MEDIDAS:
h1 (mm)
h2 (mm)
h1-h2
γ ≈ h1/ (h1-h2)
23-1= 22.
27-1= 26.
38-1= 37.
66-1= 65.
71-1= 70.
5-1= 4.
6-1= 5.
9-1= 8.
14-1= 13.
17-1= 16.
18.
21.
29.
52.
54.
1.220
1.238
1.276
1.250
1.296
 AJUSTE MEDIANTE MÍNIMOS CUADRADOS:
Índice adiabático ≡ Pendiente de la recta: γ= 1.2974.
Error: ∆γ=√ (σ2/∆) ∑(h1-h2)i2= 0.03039104.
γ= 1.2974 ± 0.03039104 => γ= 1.3 ± 0.03.
 INCIDENCIAS:
-Error de cero que poseía el manómetro diferencial de agua.
-Dificultad para controlar el aire insuflado por el compresor.
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LAB. TERMODINÁMICA
Informe 1
 Método de Rüchardt-Flammersfeld.
 MATERIALES:
-
Pinza universal.
2 doble nuez.
Varilla cuadrada L: 400 mm.
Trípode.
Cronómetro de bolsillo.
Barómetro de habitación.
Bomba, 230 V CA.
Balanza de precisión.
Tapón de goma 26/32 mm.
Tapón de goma 17/22 mm.
4 trozos de manguera de conexión (diámetro interno 6 mm).
2 tubos de vidrio en ángulo recto.
Tornillo micrométrico.
Botella decantadora 1000 ml.
Regulador de aire.
Oscilador de gas según Flammersfeld.
Cilindro graduado 1000 ml.
 FUNDAMENTO TEÓRICO.
Una base oscila sobre un volumen de gas de un tubo de vidrio de precisión. La oscilación se
mantiene porque parte del gas escapa por una ranura y la masa baja, pero vuelve a ser empujada
hacia arriba al ganar presión de nuevo el gas, proporcionada por la bomba. Se puede determinar
el coeficiente adiabático de diferentes gases midiendo la oscilación periódica.
Con el fin de mantener una oscilación estable, no amortiguada, el gas tiene que escapar al
exterior por medio de un agujero entre el tubo de vidrio y el oscilador. El oscilador inicialmente se
puede situar por debajo de la apertura. El gas fluye ahora de nuevo en el sistema debido a que se
acumula un ligero exceso de presión y esto obliga a que el oscilador suba. Tan pronto como el
oscilador ha permitido el escape al exterior del aire por la apertura se pierde el exceso de presión
y el oscilador baja y el proceso se repite una y otra vez.
Dado que el proceso oscilatorio se lleva a cabo con relativa rapidez, se puede considerar como
adiabático y utilizar la ecuación de un proceso adiabático.
 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
i.
Se conecta el sistema de bombeo de aire con la pieza oscilante fuera del sistema.
 mpieza= 4.6x10-3 kg.
 dpieza= 0.01185 m.
ii.
Introducir el oscilador y abrir la válvula de flujo de aire regulándola a voluntad hasta que se
produzcan oscilaciones convenientes.
iii.
Medir con el crono oscilaciones y determinar el periodo (T).
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LAB. TERMODINÁMICA
iv.
Informe 1
Calcular la presión del gas (P) por medio de la expresión:
P= Patm+(mpiezag/πrpieza2).
Siendo Patm= 691.3 mm de Hg= 92143.01 Pa y g≈ 9.8m/sg2 :
 P= 92551.76 Pa.
v.
Calcular el índice adiabático mediante:
γ = 64mpiezaV / T2Pd4, donde V hace referencia al volumen de gas. V= 1.14x10-3 m3.
 TABLA DE MEDIDAS:
Número de oscilaciones
Tiempo (seg)
T (Tiempo/Oscilaciones)
γ
50.
100.
150.
200.
250.
18.97.
38.09.
54.28.
80.91.
97.54.
0.3794.
0.3809.
0.3619.
0.4046.
0.3902.
1.278
1.268
1.404
1.123
1.208
 CONCLUSIONES.
Índice adiabático: γ= 1/5 ∑γi= 1.24.
Error: ∆γ=√ [∑(γi- γ)2 / 5(5-1)]= 0.0468.
γ= 1.24 ± 0.0468 => γ= 1.2 ± 0.05.
 INCIDENCIAS:
-Al no frotar inicialmente el oscilador con la punta de un lápiz de mina blanda se han podido
producir cargas estáticas debidas al movimiento del cuerpo de plástico en el tubo de vidrio
distorsionándonos ligeramente las lecturas.
 CONCLUSIÓN FINAL.
Teniendo presente que el índice adiabático del aire es aproximadamente 1.4, podemos concluir
que, siendo más empleado el método de Rüchardt-Flammersfeld debido a las aproximaciones
que suele ofrece (aunque el proceso sea repetitivo y sin apenas fundamento teórico), con el
procedimiento de Clement-Desormes hemos obtenido una mejor aproximación.
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