Relatório - Relação Cp/Cv de Gases Reais - Tubo de Kundt

CP. Relação CP/Cv de Gases Reais – Tubo de Kundt

Autores: Luciane Esswein e Silas Cunha

Data de realização: 04/09/2017

Resumo:

        O experimento consiste em determinar a relação Cpm/Cvm para O2, N2 e CO2 através da medida da velocidade de propagação de som. Para isso utilizamos o Tubo de Kundt. Neste tubo, inserimos o gás de interesse e com o auxílio de uma fonte sonora e um detector conseguimos determinar o valor de λ/2 de uma onda estacionária. A variação da intensidade sonora com a distância entre a fonte e o detector fornece os máximos de intensidade, a distância entre dois máximos é λ/2. Com o comprimento de onda e a frequência obtemos a velocidade de propagação que pode ser relacionada com Cpm/Cvm. Para O2, N2 e CO2 os valores de Cpm/Cvm obtidos foram 1,415, 1,388 e 1,286 e os erros relativos foram 1,43, 1,21 e 0,92 %, respectivamente.

Cálculos e resultados:

        O primeiro gás que utilizamos para o experimento foi o O2. Com os dados obtidos (tabela anexada) podemos traçar o gráfico da Figura 1, relacionando a intensidade relativa do sinal e a posição do cursor medida na régua:

[pic 1]

Figura 1 – Variação da Intensidade relativa em função da posição do cursor (cm).

        Conforme a Figura 1 e a tabela anexada podemos resumir os resultados na Tabela 1.

Tabela 1 – Resultados obtidos nos experimentos para O2, N2 e CO2

Gás	Temperatura do experimento (°C)	Frequência da fonte (kHz)	λ/2 médio (cm)
O2	24,5	1,0023	16,50
N2	24,5	1,0035	17,45
CO2	24,2	1,0036	13,39

        

        A Tabela 2, mostra alguns dados tabelados encontrados na literatura:

Tabela 2 – Massa molar e Cpm/Cvm tabelados de O2, N2 e CO2

Gás	Massa molar (g/mol) (2)	Cpm/Cvm (1)
O2	31,9988	1,395
N2	28,0134	1,405
CO2	44,0095	1,298

        Para calcular o Cpm/Cvm, utilizamos as deduções do roteiro, considerando as equações

V = 2(λ/2)υ        (1)

Cpm/Cvm = V2 (Mm/RT)        (2)  

Onde:

V= velocidade de propagação (em m/s);

λ= comprimento de onda (em m);

υ= frequência da fonte (em Hz);

Cpm= capacidade calorífica molar à pressão constante (em J/K mol);

Cvm= capacidade calorífica molar à volume constante (em J/K mol);

Mm= massa molar (em kg/mol);

R= constante dos gases (em J/K mol);

T= temperatura (em K).

        Para comparar os resultados experimentais com os dados da literatura utilizamos a equação

Erel = [(Vexp – Vtab)/Vtab] x 100%         (3)

Onde:

Erel= erro relativo (em %);

Vexp= valor experimental;

Vtab= valor tabelado.