Response coefficients in thermodynamic systems (I)

R. Acevedo–Chávez and M.E. Costas

Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, 04510 D.F., México, México.

Recibido el 23 de noviembre de 2006
Aceptado el 7 de junio de 2007

Abstract

In the first undergraduate Physical Chemistry or Classical Thermodynamics courses in the Chemistry areas, the study of equations of state is usually included. The differential forms of the equations of state contain the response coefficients, which are the relations among the relevant properties of state of a particular system. The classic solution to the differential equations thus requires that the response coefficients be known, which must be experimentally obtained. A confined gas is one of the systems that can be experimentally studied in a simple manner. The response coefficient (∂P/∂T)_V is important from different points of view. In this communication, the design, the experimental produce and the results for the experimental determination (in an accessible temperature range) of the response coefficient (∂P/∂T)_V for atmospheric air, are presented. The value for this coefficient has been highly reproducible by students throughout the courses, no matter the types of manometers, flasks or thermal baths are used in the experiment.

Keywords: Thermodynamics; response coefficients; equations of state.

Resumen

En los cursos introductorios de Fisicoquímica o de Termodinámica Clásica en las áreas de Química, es requisito la revisión del tema Ecuaciones de Estado. Las expresiones diferenciales de estas, contienen a los coeficientes de respuesta, los cuales expresan las interrelaciones de las propiedades de estado para el sistema particular. La solución clásica de dichas ecuaciones diferenciales requiere el conocer los coeficientes de respuesta, los cuales se determinan experimentalmente. Uno de los tipos de sistemas mas accesibles experimentalmente es un gas confinado. Para este, el coeficiente de respuesta (∂P/∂T)_V es importante bajo enfoques diferentes. En esta comunicación se presenta el diseño, realización experimental y resultados sobre la evaluación del coeficiente (∂P/∂T)_V para el aire atmosférico, en un rango accesible de temperatura. El valor del coeficiente ha sido notablemente reproducible por estudiantes en semestres consecutivos, sin importar los tipos de manómetros, matraces ó baños térmicos empleados en el experimento.

Descriptores: Termodinámica; coeficientes de respuesta; ecuaciones de estado.

PACS: 51.30+i; 64,10+h; 64.30+t.

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Acknowledgements

The authors are indebted to DGAPA–UNAM (PAPIME–PE203406) for financial support.

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