química industrial

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA
Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
Laboratorio de Química
Practica No. 1
Relación entre las capacidades caloríficas de un gas

2. OBJETIVO
El alumno determinara el valor de la relación Cp/Cv para el aire por el método de Clement y Desormes.
DATOS EXPERIMENTALES
Tabla No.1 Presiónmanométrica
Experimento No. ∆h₁ ( cm H2O ) ∆h₂ ( cm H2O ) ∆h₃ ( cm H2O )
1 42.2-13= 29.2 cm 0 29.9-25.5= 4.4 cm
2 44-11.4= 32.8 cm 0 29-25= 4 cm
3 44.4-11= 33.4 cm 0 29.7-25=4.7 cm
4 45.6-9.5= 36.1 cm 0 29.7-24..4= 5.3 cm
5 46.8-8.3= 38.5 cm 0 30-24.2= 5.8 cm

3. CALCULOS Y RESULTADOS
1) Presiónabsolutaparacada estado termodinámico
P abs = Pman + P atm
Pman= ∆h( mmH₂O) ( ϷH₂O/ ϷHg) = mmHg
P atm = 585 mmHg
ϷHg = 13.6 g/mL ϷH₂O = 1 g/mL
2) Relación Cp/Cv= ϒ =
( ∆𝑃 )𝐴𝐷𝐼𝐴𝐵𝐴𝑇𝐼𝐶𝑂
( ∆𝑃 ) 𝐼𝑆𝑂𝑇𝐸𝑅𝑀𝐼𝐶𝑂
=
( 𝑃₂ − 𝑃₁)
( 𝑃₃ − 𝑃₁)
3) Calculode ϒ promedio,considerandosoloaquellosvaloresque se acerquenmasal el valorteórico
esperado
Obteniendo la P₁ abs de los experimentos, como la variación de la Presión manométrica del H₂O esta en
cmH₂O se multiplica por 10 para que quede en mmH₂O. Aplicando la formula:
P₁ abs =
(∆hcmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 mmHg
ExperimentoNo.1
P₁ abs=
(29.2 cmH₂O ∗10 ) (1 g/mL )
13.6g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔= 606.47 mmHg
ExperimentoNo.2
P₁ abs=
(32.8 cmH₂O ∗10 ) (1 g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 609.12 mmHg
ExperimentoNo.3
P₁ abs=
33.4 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔= 609.56 mmHg
ExperimentoNo.4
P₁ abs=
36.1 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6g/mL
+ 585 mmHg= 611.54 mmHg
ExperimentoNo.5
P₁ abs=
(38.5 cmH₂O ∗10 ) (1 g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 613.31 mmHg
ObteniendolaP₂abs de losexperimentos,comolavariaciónde laPresiónmanométricadel H₂Oes ceroen
todoslosexperimentos.Aplicandolaformula:
P₂ abs =
(0cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 585 mmHg
Obteniendo la P₃ abs de los experimentos. Aplicando la formula:
ExperimentoNo.1
P₃ abs =
(4.4 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 589.23 mmHg
Así esen todoslosexperimentos
para la P₂ abs,entoncessiempre va
ser585 mmHg

4. ExperimentoNo.2
P₃ abs =
(4cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 587.94 mmHg
ExperimentoNo.3
P₃ abs =
(4.7 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 588.45 mmHg
ExperimentoNo.4
P₃ abs =
(5.3 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 mmHg = 588.89 mmHg
ExperimentoNo.5
P₃ abs =
(5.8 cmH₂O ∗10 ) (1g/mL )
13.6 g/mL
+ 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 589.26 mmHg
Calculandoaϒ con la formula:
ϒ =
( 𝑃₂− 𝑃₁)
( 𝑃₃− 𝑃₁)
Tabla No.2 Resultados
Experimento No. P₁ abs ( mmHg ) P₂ abs ( mmHg ) P₃ abs ( mmHg ) ϒ
1 606.47 mm 585 mm 588.23 mm 1.17
2 609.12 mm 585 mm 587.94 mm 1.14
3 609.56 mm 585 mm 588.45 mm 1.16
4 611.54 mm 585 mm 588.89 mm 1.17
5 613.31 mm 585 mm 589.26mm 1.18
Promedio 610 mm 588.55 mm 1.16
Error experimental conunvalor teóricode ϒ = 1.4
% error = |
1.4−1.16
1.4
|* 100 = 14.28 %
ExperimentoNo.1
ϒ =
( 585 𝑚𝑚𝐻𝑔−606.47 𝑚𝑚𝐻𝑔 )
(588.23 𝑚𝑚𝐻𝑔−606.47 𝑚𝑚𝐻𝑔)
= 1.17
Experimento No.2
ϒ =
( 585 𝑚𝑚𝐻𝑔−609.12 𝑚𝑚𝐻𝑔 )
(587.94 𝑚𝑚𝐻𝑔−609.12 𝑚𝑚𝐻𝑔)
= 1.14
ExperimentoNo.3
ϒ =
( 585 𝑚𝑚𝐻𝑔−609.56 𝑚𝑚𝐻𝑔 )
(588.45 𝑚𝑚𝐻𝑔−609.56 𝑚𝑚𝐻𝑔)
= 1.16
ExperimentoNo.4
ϒ =
( 585 𝑚𝑚𝐻𝑔−611.54 𝑚𝑚𝐻𝑔 )
(588.89 𝑚𝑚𝐻𝑔−611.54 𝑚𝑚𝐻𝑔)
= 1.17
ExperimentoNo.5
ϒ =
( 585 𝑚𝑚𝐻𝑔−613.31 𝑚𝑚𝐻𝑔 )
(589.26 𝑚𝑚𝐻𝑔−613.31 𝑚𝑚𝐻𝑔)
= 1.18

5. Cuestionario
1. ¿En qué momentodel experimento se llevanacabolos procesos:a) adiabáticoyb) isométrico?
Explique brevemente.
a) El procesoadiabáticose llevaacaboal momentode destaparel garrafón,y por consecuenciase
expande el gas
b) El procesoisométricose llevaacabo enel momentoenque estapado el garrafónse introduce el gas
a volumenconstante,que esel del garrafón,yal introducirel gasse produce uncalentamiento.
2. ¿Por qué nose llevaacabo de manera físicael procesoisotérmico?
Porque noes objetivodel método de Clémentasícomojamásse regresaa la condicióninicialdel
experimento,esdecirque nose vuelve aintroducirlamasade gas que ya se escapo,así como estono
constituye unciclo.
3. En una expansiónadiabáticaungasse enfría.¿Cómoexplicaestosi Q=0?
Debidoa que el experimentologrohacersutrabajopor mediode su energíainterna
T₁›T₂
ΔE=Q+W
ΔE=W
ΔE=nCvΔT
ΔE=nCv(T₂-T₁) Esta diferenciade temperaturaexplicael enfriamiento
4. Calcule el porcentaje de desviaciónentre el valorobtenidopara ϒ(promedio) encomparaciónconel
valorteóricamente esperado.
Valorteóricode ϒ = 1.4
% error = |
1.4−1.16
1.4
|* 100 = 14.28 %
5. Calcule losvolúmenesylastemperaturasparados procesosde expansiónde 1mol de aire que
inicialmente estáacondicionesnormalesde presiónytemperatura(CNTP),unoisotérmicoyotro
adiabáticoutilizandoel valorobtenidopara ϒ
Procesoisotérmicon=1 mol de aire,T=273 K,PV=cte oP₁V₁=P₂V₂
Presión(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 28 32 37.3 44.8 56 74.6 112 224
P₁V₁=P₂V₂ V₂ =
P₁V₁
P₂

6. Proceso adiabático n=1 mol de aire, PVᵞ = cte o P₁V₁ᵞ=P₂V₂ᵞ
Presión (atm) 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
Volumen (L) 22.4 24.52 27.15 30.46 34.79 40.71 49.35 63.24 89.70 163.04
Temperatura K 273 269.12 264.87 260.02 254.56 248.23 240.43 231.36 154.24 198.82
P₁V₁ᵞ=P₂V₂ᵞ 𝑉2 = (
𝑃1 𝑉1ᵞ
𝑃₂
)1
ᵞ
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 𝑇2 =
𝑃₂𝑉₂
𝑛𝑅
6. En una hoja de papel milimétrico, en los ejes P en función de V, los datos de las dos tablas
anteriores, correspondientes a las curvas de los procesos isotérmico y adiabático. Interprete los
resultados obtenidos.
7. ¿Qué condicionespermitenque unprocesoseaadiabático?
a) Que la rapidezde larealizacióndel procesotiene que serrápida
b) Que se necesitatenerunaislamientodel sistema
c) Términosde laecuaciónde la primeraLeyde la Termodinámicaque el Q=0y que ΔE=W
8. En un procesoadiabático,¿paraqué se utiliza ϒ?
Es el exponente de volumeneneste proceso,asícomoesla relaciónentre capacidadescaloríficas
𝐶𝑝
𝐶𝑣
= ϒ
9. Describabrevementeel ciclode refrigeraciónilustrandosurespuestaconunesquema
Cuandoel líquidorefrigeranteestáenel evaporador,pasade unestadolíquidoauno gaseoso,absorbiendo
calor de losalimentosyporlo tanto,estosse enfrían.Luego,cuandopasa de gas a líquidoenel procesode
licuefacción,el refrigerante pase delevaporadoral condensadorse necesitauncompresorypara que éste
funcione,se requiere de energíaeléctrica.
En el interiordel refrigeradorhayunatuberíapor la que circulael fluidorefrigerante,efectuandounciclode
cuatro etapas.
De 1 a 2 esel procesode estrangulación(líneapunteada
porque ocurre un cambiode fase),disminuyenpresióny
temperatura.De 2 a 3 ocurre una evaporaciónapresión
constante y el fluidoabsorbe calorde alimentos,dejandofríoal
interiordel refrigerador.De 3a 4 ocurre una compresión
adiabática,aumentandopresiónytemperatura.De 4a 1 hay
un enfriamientoisobáricoyel fluidocede caloral exterior.
Q
1 4P
V
Q
2 3