Coeficiente de dilatación volumétrica del agua

Coeficiente de dilatación volumétrica del agua Materiales y métodos Se necesita determinar el coeficiente de dilatación de volumen del agua, para ello se coloca un Vo  de 125ml dentro de un matraz Erlenmeyer, a una temperatura ambiente To. Se sella el matraz con un tapón de hule con 2 orificios donde se colocarán un termómetro y un tubo de vidrio (del cual se deberá medir su diámetro interior con un vernier). La colocación de ser tal que el nivel de agua sobresalga unos milímetros de la superficie del agua. Enseguida se mide la altura a la cual se encuentra el menisco dentro del tubo de vidrio, medida desde la base del matraz ( Ho ). ). Posteriormente se monta el matraz en un plato caliente para permitir que eleve su temperatura el sistema. Al momento que el agua empieza a derramarse por el tubo se toma la temperatura final T y la altura final de la columna H. Resultados Se obtiene que el diámetro interno del tubo de vidrio fue de 0.4cm y por ende su radio corresponde a 0.2cm. Se mide primero la Ho  de la columna, teniendo como resultado 8.8cm; al derramarse se mide la H  que es la altura total de la columna, igual a 54.8cm. Para obtener la h se hace la diferencia de H  – Ho. Dando como resultado el cambio de altura que la columna tuvo durante su dilatación.                Para conocer el cambio en el volumen se sustituye h y el radio interno del tubo en la siguiente ecuación que nos indica el volumen de una columna de agua (cilindro):          ()  ) () )         Ahora las lecturas de las temperaturas temperatu ras tanto inicial i nicial como com o final fueron 20°C 20°C y 64°C 64°C respectivamente. Necesitamos calcular el cambio en la temperatura. Para ello se tiene que:              Ya teniendo todos los datos necesarios para poder conocer el coeficiente de dilatación volumétrica del agua, se sustituyen en la formula siguiente:           ( )  )  () Y así es como se obtiene que el coeficiente de dilatación volumétrica del agua.

Análisis El coeficiente de dilatación volumétrica nos permite conocer la razón del cambio en el volumen de un sistema durante el cambio de temperatura de un volumen inicial, lo anterior debido a que se somete el sistema a una fuente de calor. Esta fuente de calor produce un cambio en la temperatura, lo cual genera que la energía interna del sistema incremente. Esto significa que la energía cinética de

las moléculas del sistema aumenta, debilitando la fuerza de cohesión entre las mismas permitiéndoles moverse aleatoriamente con mayor fluidez y ocupando un mayor espacio. Entonces es cuando el sistema manifiesta un aumento en el volumen debido a que sus moléculas se separan unas de otras por el cambio de temperatura. Y fue lo que se experimentó con la columna de agua.

Preguntas del cuestionario ¿Qué efectos tiene sobre el clima el calor específico del agua? La cantidad de energía en forma de calor proveniente del sol, se puede acumular en las enormes masas de agua de los mares del planeta (porque el calor específico es muy alto en comparación al de otras sustancias). Cuando este calor se libera, se suelta a la atmósfera calentando las masas de aire que están en contacto con ella. Estas masas de aire caliente se elevan, provocando que otras masas de aire frío ocupen su lugar, calentándose a su vez y elevándose de nuevo. El proceso se repite. Se producen vientos por estos movimientos de las masas de aire. Estas masas calentadas pueden inducir movimientos de masas de aire tan intensos, en contacto con otras masas de aire frío, que provoquen los rápidos vientos de los huracanes. ¿Cuál es la diferencia entre un gas y un vapor? Es tan solo una diferencia de estado termodinámico, en absoluto es una diferencia de estado de agregación. La principal entre un gas y vapor es: un vapor puede  licuarse por compresión isoterma, en cambio, en un gas no puede hacerse (para  licuar un gas es necesario enfriarlo por debajo de la temperatura crítica). ¿Qué ocurre con la energía durante un cambio de estado? Se incrementa o decrementa, según sea el caso, la energía cinética de las moléculas permitiendo que el sistema sufra un cambio de estado al modificarse la fuerza de cohesión entre sus moléculas. Bibliografía Rajadell, F. (2005). Termodinámica Química. España. Ed. Universitat Jaume I