LABORATORIO DE FISICA II
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DILATACIÓN TÉRMICA DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS EXPERIENCIA N° 07 I.
OBJETIVO -
II. II .
III.
-
Observar Observar el compo comportam rtamien iento to de los sólido sólidos s y l!"i l!"idos dos al al cambio cambio de temperat"ra# Determi Determinar nar el el coe$cie coe$ciente nte de de e%pan e%pansión sión lineal lineal de di&erente di&erentes s varilla varillas s met'licas# Determi Determina na el el coe$ci coe$ciente ente de dilat dilatació ación n t(rm t(rmica ica del a)"a# a)"a#
MATERI MATE RIAL ALES ES
* ter termo most stat ato o de de inm inmer ersi sión ón * dila dilató tóme metr tro o con con rel relo+ o+ cal calib ibra rado dorr * ter termóme mómetr tro o ,-* ,-* a .* .*/C /C00 * c"beta eta de de acr acrli lico 1 tor torn nill illos de de a+ a+"ste ste 2 abra3aderas 1 ma man)"era eras 4e 4e%ib %ibles les * balan3 an3a de de 5 barr arras * vaso vaso prec precip ipit itad ado o de *L * pi picnó cnómetr etro de de * *ml 6arill arilla a de de cobr cobre7 e7 al"m al"min inio io y cob cobre re##
FUNDAMENTO TEORICO
Todos Todos los c"erpos se dilatan en mayor o menor medida c"ando e%perimentan "n cambio de temperat"ra ,cambian s"s dimensiones )eom )eom(t (tri rica cas0 s0#L #La a e%pa e%pans nsió ión n line lineal al de di&e di&errente entes s mate materi rial ales es77 se determina como "na &"nción de la temperat"ra# 8n incremento en la temperat"ra ca"sa !"e la amplit"d vibracional de los 'tomos en la red red crista cristalin lina a de los los sólido sólidos s incre incremen mente# te# El espaci espaciami amient ento o entr entre e 'tomos incrementa7 as como el vol"men total 67 para "na presión constante# α =
( )
∂V v ∂ T 1
Donde
1
α
es el coe$ciente de e%pansión vol"m(trica
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Si consideramos solamente "na dimensión7 obtenemos el coe$ciente de e%pansió sión lineal 7
α L
7 com9 com9nm nmen ente te "sado sado par para medi medirr la
dilatación lineal de los solidos#
IV.. IV
LO
( )
α L
=1 / ¿
∆ L
∆ T
PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 – DILATACIÓN DE SÓLIDOS *# :onte :onte el e!" e!"ipo ipo77 como como se m"estra en la $)"ra *# 1# 6eri$!" eri$!"e e !"e !"e las las cone%iones de las man)"eras 4e%ibles al termostato sean las correctas7 para "n adec"ado 4"+o de entrada y salida de a)"a# 5# Llene Llene la c"beta c"beta de acrlico con 2 L de a)"a potable# 2# 6eri$!"e !"e !"e el dilatómetr dilatómetro o este calibrado calibrado a cero# cero# ;# :ida la temperat"ra temperat"ra inicial inicial de traba+o7 T y re)strel re)strela a en la Tabla Tabla *# <# Conecte el termostato termostato a la &"ente &"ente de alimentación alimentación de 11 11 6# 6# =# Re)istre en la Tabla Tabla *7 las lect"ras lect"ras obtenidas obtenidas en el dilatómetro dilatómetro a intervalos de ;/C# ># Apa)"e el termostato termostato y repita los pasos ,10 al ,<0 ,<0 para las las dos varillas restantes#
TABLA 1
%
T°C
!"#$
%&
'.(
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(0
10.&
(&
1&.'
)0
%1.*
)&
%+.+
MONTAJE MONTAJE % – DILATACIÓN DILATACIÓN DEL A,UA *# :ontam :ontamos os el e!"ipo e!"ipo tal tal como m"est m"estra ra el dise?o e%perimental de la Fi)"ra# 1# Determi Determinamo namos s la masa masa del picnóme picnómetro tro y s" escala7 con ay"da de la balan3a7 pes'ndolo c"ando est' vaco# 5# Llenamo Llenamos s el picnómetr picnómetro o @asta @asta el borde borde con a)"a y calibramos la escala del t"bo de vidrio a cero con ay"da de la +erin)a# 2# Con la ay"d ay"da a de la balan3 balan3a a determi determinam namos os la n"eva masa# ;# Determi Determinamo namos s el vol"men vol"men inicial inicial de a)"a a)"a 6 y anótelo en la Tabla Tabla 5# <# S"+etam S"+etamos os el picnóme picnómetro tro con con ay"da ay"da del clamp clamp y lo colocamos en el vaso de precipitados de manera !"e !"edó s"mer)ido el mayor vol"men posible# =# Llenamos Llenamos con a)"a a)"a el vaso de precipitado precipitados s de *L @asta enrasar enrasar el picnómetro7 y re)istramos la temperat"ra inicial7 T 15#;/C# ># Calentamos Calentamos el a)"a con "na "na llama ba+a# Anotamos Anotamos en la Tabla Tabla 5 las lect"ras del t"bo de vidrio escalado ,L en mm0 y el cambio de vol"men en el t"bo de vidrio# El radio interno del t"bo de vidrio escalado es d 57> mm# # Re)istramos el el cambio de temperat"ra temperat"ra T T con respecto respecto a T #
(
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V.
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EVALUACIÓN
7. D- / // // 0(2 34/5634/56- / 8/49/"9:; 8/49/"9:; <- /3/ /3/ 8= / 8/49/"9:; <- / T-#>-4/4/ +. D- / // 0( 34/56- / 8/49/"9:; <- /3/ ! ∆ V $ 8= 8/49/"9:; <- / -#>-4/4/ (∆ T ) .
5 &,%0 #*>%1 - *#>;% - <#=<
1; 1
V?#-; !#L$
*; 6 vs T/ olynomial ,6 vs T/0
* ; 1
1;
5
5;
2
T-#>-4/4/ !°C$
)
2;
;
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5; 5 &,%0 #*%1 - *#1% - =#5
1; 1
A4/ !##$
*;
L vs T/ olynomial ,L vs T/0
* ; 1
1;
5
5;
2
2;
;
T-#>-4/4/ !°C$
*. D--4#9;- ?= "?-5"9-;-= <<- <9//"9:; 9;-/ @ 8?#49"/ 8?#49"/ <- /3/. En )ases y l!"idos es m's com9n "sar el coe$ciente de dilatación vol"m(trico o7 !"e viene dado por la e%presión ,donde 6 es el vol"men inicial7 el c"al &"e de 1; C0
##,G0 ara los sólidos7 el tipo de coe$ciente de dilatación m's com9nmente "sado es el coe&iciente de dilatación lineal H# ara "na dimensión lineal c"al!"iera7 se p"ede medir y probar e%perimentalmente comparando el valo lorr de dic ic@ @a ma ma) )nit" t"d d an anttes y desp sp" "(s de ci cier erto to cam amb bio de temperat"ra7 como ,donde L es la lon)it"d inicial7 el c"al &"e <5mm0
,GG0
&
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T!C°$
L!"#$
%&
<#5
<#<*5*2>
(0
*#;
**#1*>2*
(&
*;#<
*;#>;5
)0
1*#
1*#=1<>
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1>#>
1==#>>2=
T!C°$
L!##$
V!#L$
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<#<*5*2>
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**#1*>2*
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*;<
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)0
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1*#=1<>
)&
1>>
1==#>>2=
*Construimos las gráfcas:
'
V!"#($
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5; 5; 5 5 &,%0 #1 %1#; 1; 1; 1 1
A4/ !##$ *; *;
L vs T/ * *
oer ,L vs T/0
; 1
1;
5
5;
2
T-#>-4/4/ !°C$
De a!"J 2.587
∆ L= 0.0156∗∆ T
7
## ,*0
2;
;
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5 5 1; 1;
&,%0 #* %1#;
1 1
V?#-; !#L$
*; *; 6 vs T/ * *
oer ,6 vs T/0
; 1 1; 5 5; 2 2; ;
T-#>-4/4/ !°C$
De a!"J 2.587
∆ V = 0.015∗∆ T
,10
Dividiendo ,GG0K ,G0J
+
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L∗¿ ∆ L V ∆ V β =¿ α
ero al dividir ,*0K,10J ∆L = 1.04 ∆ V
L"e)oJ β 63 mm = ∗1.04 α 25 C '
β 63 mm = ∗1.04 α 25
β =2.6208 mm / C ' α
10. C/"- - "?-5"9-;- <- <9//"9:; 8?#49"/ <- /3/ / / -#>-4/4/ 9;9"9/ To "?; ?= 8/?4-= "?44-=>?;<9-;-= / (&?C. ToJ 1;oC @ ,cm0 *;#2= cm5 •
*
6o #1;G,M0 ,,#5;cm0 10 ,<#5cm0 #<<* cm 5
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¿
β =
1
0.8947 cm 3
0.6061 cm 3
10 o C
=0.1476 ¿
*KoC0
11C/"- - "?-5"9-;- <- <9//"9:; 8?#49"/ <- /3/ / (&?C. U99"- ?= 8/?4-= #-<9#>cm 1>#>cm *;#
6o ,1M0 ,,#*=;cm0 10 ,*;#
¿
β =
1
2.5399 cm 3
3.0017 cm 3
10 o C
=0.0846 ¿
*KoC0
1%. J=95"/4 =9 -= >?=9- =/4 - ? <- 89<49? "?; -="// -; ##2 "?#? ;/ #-<9
1(. I<-;956- @ ->96- / 6 =- <--; ?= -44?4-= "?#-9-49#-;?# - Se debieron al tener en c"enta las si)"ientes recomendacionesJ
10
8tili3ar los t"bos de vidrios7 ya !"e son s"$cientemente lar)os para !"e se p"eda reali3ar el e%perimento completo y no tener !"e posteriormente tab"lar datos#
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VI.
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6eri$car !"e las man)"eras no ten)an per&oraciones ya !"e estas a&ectaran al e%perimento#
8tili3ar la llama a3"l en el mec@ero a $n de evitar la &ormación de @olln en el vaso precipitado#
CONCLUSIONES La dilatación de los 4"idos depende m"c@o del l")ar de donde se enc"entre7 ya !"e la presión tambi(n es "n &actor importante en la variación del vol"men# N La relaci relación ón entre entre l l y la temperat temperat"ra "ra es lineal lineal y posit positiva7 iva7 es es decir a mayor temperat"ra mayor variación de lon)it"d N La dilata dilatación ción de los los 4"idos 4"idos esta esta en relac relación ión dir directa ecta con con la temperat"ra7 es decir7 a medida !"e se a"mentando la temperat"ra se va incrementando el vol"men del 4"ido# N E%perim E%perimenta entalmen lmente te se observó observó !"e !"e la dilata dilatación ción de de aire aire es mayor mayor !"e del a)"a a la misma temperat"ra#
VII.
RECOMENDACIONES N 8tili3ar 8tili3ar )licer )licerina ina para para introd"c introd"cir ir "n termóm termómetr etro o o "n t"bo de vidrio vidrio en los tapones de )oma7 de esta manera se ase)"ra el b"en sellamiento# N Es de s"ma s"ma impor importanc tancia ia de !"e !"e al mome momento nto de de desarr desarrolla ollarr la e%periencia de dilatación del a)"a7 los ori$cios a trav(s de los c"ales se enc"entran el termómetro y el t"bo de vidrio est(n totalmente sellados7 es decir se debe proc"rar de !"e no @ayan espacios libres en dic@os ori$cios para evitar la &")a de a)"a# N Antes Antes de poner poner el vaso vaso de precip precipitad itados os o el matra3 matra3 al al &"e)o7 &"e)o7 c"idar c"idar !"e la s"per$cie e%terior de vaso este secas# N C"ando el vaso de precipitados est( caliente7 có+alo con "na protección por el borde s"perior# N Empalmar Empalmar corre correctam ctamente ente la la man)"e man)"era7 ra7 el matr matra3 a3 y el vaso vaso de precipitados#
VIII. VII I. BIBLIO, BIBL IO,RAF RAFIA IA 11
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N EPITT7 #Q# ,120 ,120 Fsica concept"al# concept"al# earson earson Ed"cación# Ed"cación# :(%ico# :(%ico# N TO:A TO:ASI SI77 P# ,1 ,150 50 Sist Sistem ema as de Com" Com"ni nica caci cion ones es El(c El(ctr tric icas as## earson Ed"cación# :(%ico# N DO8QLAS7 DO8QLAS7 Q# Q# ,110 ,110 FsicaJ FsicaJ rinci rincipios pios con con Aplica Aplicacion ciones# es# N Seray Seray## Fsica# Fsica# Editoria Editoriall :cQra- :cQra-ill ill ,*10# ,*10# ')# ')# 2=2 2=2 N Fsica Fsica "niver "niversita sitaria7 ria7 Sears Sears 3ema 3emans nsy y# ')# ')# 2>> 2>> N :osca :osca Qene7 Qene7 Tipler Tipler a"l a"l Allen# Allen# Fsica Fsica para para la ciencia ciencia y la tecnolo tecnolo)a )a vol"men *# Editor Reverte 1<7 Edición ;# ,p')# 2510 N :osca :osca Qene7 Qene7 Tipler Tipler a"l a"l Allen# Allen# Fsica Fsica para para la ciencia ciencia y la tecnolo tecnolo)a )a vol"men 1# Editor Reverte 1;7 Edición ;# ,p')# *20
1%
