DILATACION TERMICA DE SOLIDOS Y LIQUIDOS

EXPERIENCIA N° 7

I. OBJETIVO:

Determinar los coeficientes de expansión lineal de las diferentes varillas usando un dilatómetro

Observar el comportamiento de los fluidos al cambio de temperatura Calcular el coeficiente de dilatación térmica

II. MATERIALES Y EQUIPOS

1 termostato de inmersión 1 vaso precipitado de 1L

1 dilatómetro con reloj calibrador 1 soporte universal

1 termómetro (- 10 a 100 °C) 1 nuez

1 cubeta de acrílico 1 trípode

2 tornillos de ajuste 1 rejilla

1 balanzas de tres barras 1 picnómetro 100 ml

Varillas de cobre, aluminio, bronce 1 tubo de vidrio (300mm)

1 pizeta 1 jeringa

III. FUNDAMENTO TEORICO

Todos los cuerpos se dilatan en mayor medida o menor cuando experimentan un cambio en su temperatura.

La expansión lineal de diferentes materiales se determina como una función de la temperatura. Un incremento en la temperatura causa que la amplitud vibracional de los átomos en la red cristalina de los sólidos incremente. El esparcimiento entre átomos incrementa, así como el volumen total V, para una presión constante.

β = (1/V˳)(ΔV/ΔT)ᵨ (1)

Donde β es el coeficiente de expansión volumétrica

Si consideramos solamente una dimensión. Obtenemos el coeficiente de expansión lineal comúnmente usado para medir la dilatación lineal de sólidos.

α = (1/L˳)(ΔL/ΔT)ᵨ (2)

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1 – DILATACION DE SOLIDOS

Monte el equipo, como se muestra en la figura 1.

Nota:

Tenga cuidado al insertar y retirar el dilatómetro. No enrosque demasiado los tornillos de ajuste.

1. Verifique las conexiones de las mangueras flexibles al termostato sean correctas, para el adecuado flujo de entrada y salida de agua.

2. Llene la cubeta de acrílico con 4L de agua potable.

3. Verifique que la lectura del dilatómetro empiece en cero.

4. Conecte el termostato a la fuente de alimentación de 220V.

5. Mida la temperatura inicial trabajo, Ti y regístrela.

6. Registre en la tabla 1 las lecturas obtenidas en el dilatómetro a intervalos de 5°C.

7. Apague el termostato y repita los pasos (2) al (6) para cada varilla.

TABLA 1

T (°C) 25 30 35 45 50 55 60 65 70COBRE 1 6 10.5 20 24 30 33 38 44

ALUMINIO

2 5 9 15 19 21 25 28 30

BRONCE 3 8 15 26 30 37 42 48 55

8. Complete la TABLA 2

TABLA 2

COBRE ALUMINIO BRONCEΔL(mm) ΔT(°C) ΔL(mm) ΔT(°C) ΔL(mm) ΔT(°C)

1 1.5 2 1.5 3 1.56 6.5 5 6.5 8 6.5

10.5 11.5 9 11.5 15 11.520 21,5 15 21,5 26 21,524 26.5 19 26.5 30 26.530 31.5 21 31.5 37 31.533 36.5 25 36.5 42 36.538 41.5 28 41.5 48 41.544 46.5 30 46.5 55 46.5

NOTA: temperatura inicial es igual a 23,5°C

MONTAJE 2- DILATACION DEL AGUA

1. Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental de la figura 2.

2. Coloque el termómetro en el vaso de precipitado de 1L.

3. Determine el volumen del picnómetro y su escala, con ayuda de la balanza pesándolo cuando esta vacio. 100 mL.

4. Llene el picnómetro hasta el borde con agua y calibre la escala del tubo de vidrio a cero con ayuda de la jeringa.

5. Con la ayuda de la balanza determine el nuevo volumen……..mL.

6. Con la ayuda de los pasos (3), (4) y (5)

Determine el volumen inicial de agua V˳ y anótelo en la tabla 3. V˳= 10.5 mL.

7. Sujete con el clamp el picnómetro y colóquelo en el vaso de precipitados, de manera que quede sumergido el mayor volumen posible. No derramar agua.

8. Llene con agua el vaso de precipitados de 1L hasta enrasar el picnómetro, y registre la temperatura inicial T˳.

9. Caliente el agua con un llama baja. A note en la tabla 3 las lecturas del tubo de vidrio escalado (ΔL en mm) y el cambio de volumen en el tubo de vidrio. El radio interno del tubo de vidrio escalado es d = 3.8 mm.

10. Registre el camino de temperatura ΔT con respecto a T˳.

TABLA 3

V˳(mL)= 10.5 T˳(°C)= 20°C d(mm) = 3.8mmT(°C) Δ T(°C) ΔL(mm) ΔV(mL)

25 5 6 0.06830 10 20.5 0.2340 20 31.5 0.3645 25 42.5 0.4850 30 59.5 0.6755 35 78.5 0.8960 40 107.5 1.2265 45 144.5 1.6470 50 187.5 2.13