UNIVERSIDAS CATOLICA DE SANTA MARIA
DEPA DEPART RTA AMENTO MENTO ACADÉ CADÉMI MICO CO DE CI CIEN ENCIA CIAS S E IN INGE GENI NIERA ERAS S FÍSICA Y FORMALES Practica n° 10 Expansin t!r"ica #$% a&'a Dis$()* Lic+ Mari)%+ P'"aca%%a,'i Pin$#a+ A+ O-.$ O-.$ti/ ti/) ) -
Esta Establ blec ecer er experim experiment ental alme ment nte e el coefic coeficien iente te de expa expans nsió ión n de volumen de agua.
+ IN INTRO TRODC DCCIO CION* N* El agua, en el intervalo de temperatura de0 °C a 4 °C, se contrae el aumentar la temperatura. En este intervalo, su coeficiente B es negativo. Por arriba de 4°C, el agua se expande al calentarse 2Fi&+314+ Por tanto, el agua agua tien tiene e ma maor dens densid idad ad de 4 °C. °C. el agua agua tamb tambi! i!n n se expa expand nde e al cong congel elars arse, e, lo cual cual expli explica ca por" por"ue ue forma forman n #orob #orobas as en el centr centro o de los comportamientos de una c$arola para cubitos de $ielo. En contraste, la maor parte de materiales se contraen al congelarse. Este Este compo comporta rtamie miento nto anóma anómalo lo del del agua agua tiene tiene un efecto efecto sobre sobre la vida vida vegetal animal en lagos. %n lago se enfr&a desde la enfr&a desde la superficie $acia aba#o' por encima de 4 °C, el agua enfriada en la superficie se $unde por su maor densidad' pero cuando la temperatura superficial ba#a de 4 °C el agua cerca de la superficie es menos densa "ue la de aba#o, "ue m(s caliente. Por tanto, el fluido $acia aba#o cesa el agua cerca de la superficie sigue siendo m(s frio "ue en el fondo. )l congelarse la superficie, el $ielo flota por"ue es menos denso "ue el agua. El agua en el fondo sigue a 4°C $asta "ue casi todo todo el lago se congela. *i el agua se compo comporta rtara ra como como la maor maor part parte e bde bde las sustan sustanci cias, as, contr contra a!n !ndos dose e continuamente al enfriarse congelarse, los lagos se $elar&an desde aba#o $acia $acia arriba arriba.. +a circu circulac lación ión por por difer diferenc encias ias de dens densida idad d $ar&a $ar&a subir subir continuamente continuamente el agua m(s caliente para un enfriamiento enfriamiento m(s eficiente, eficiente, los los lagos lagos se cong congela elar&a r&an n por compl completo eto con con muc$a muc$a m(s facil facilid idad. ad. Esto Esto destruir&a todas las plantas animales "ue no resistan el congelamiento. *i el agua no tuviera esta propiedad especial, la evolución de la vida $abr&a seguido un curso mu diferente.
C.C%E*/1)2/ P2E3/ 5consulte la bibliograf&a presente en forma individual al inicio de la practica6 7. 89u! es la temperatura: ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; <. 89ue es un termómetro "ue tipos de ellos existen: ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; =. 8) "ue se denomina escala termom!trica "ue clases existen: ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 4. 8) "ue se denomina coeficiente de expansión de volumen 5B6:
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N)ta*si n$c$sita "as $spaci) 'ti%ic$ $% r$/$rs) D+ E5IPO Y MATERIAL* 3 3 3 3 3 3 3
3arilla de >0 cm PinAa con ganc$o ordaAa universal *oporte universal atraA apón de #ebe con doble orificio ubo delgado de vidrio
E+ ES5EMA*
- ermómetros - 3aso de >00 ml - Cocina el!ctrica - Calibre de metal - Plumón delgado de color - BalanAa
F+ PROCEDIMIENTO E6PERIMENTAL* 7. edir el di(metro interior del tubo de vidrio.
<. +lenar el matraA con agua colocar el tapon de #ebe de tal forma "ue no "uede ninguna burbu#a atrapada. =. Colocar el termómetro el tubo de vidrio en el tapon de #ebe. 4. edir la masa del matriA incluido el tapon termómetro tubo de vidrio.
>. ?isponer el e"uipo como se muestra en el es"uema. . Espere "ue el profesor verifi"ue su instalación. . Colocar cintra ad$esiva en el tubo de vidrio de tal forma "ue le permita registrar alturas respecto a un nivel. D. arcar el nivel del agua en el tubo de vidrio vidrio de referenciaF G. Colocar el matraA en la cocina el!ctrica de tal forma "ue este mu cerca de la superficie de la cocina. 70.2egiste las alturas temperaturas en la )B+)7
)B+) 7
77. Espere "ue enfrie el sistema luego, retire con muc$o cuidado el tapon 7<.edir la masa del matriA sin agua, tapon, termómetro tubo de vidrio.
G+ ANALISIS DE DATOS E6PERIMENTALES* 7. %tiliAando los valores de la masa total del sistema la masa del sistema sin agua, determine, el volumen inicial del sistema 3 °F. <. ?etermine el valor del volumen 3F correspondiente para cada altura 5$6. %tilice la )B+)7. =. ?etermine el volumen total 3 F para los diferente valores de temperatura 3@30H3 4. Calcular el valor del cambio de volumen F,correspondiente a cada temperatura. %tilice la )B+)7 >. ?eterminar el valor del coeficiente de expansión de volumen 5 5 para cada caso' utilice la )B+)7. . Iraficar en papel milimetrado formato )4, volumen total 3 Fen función de la temperatura F. 3 @ fF.
7+ COMPARACION Y E8ALACION* 7. 8Es constante el valor del coeficiente de expansión de volumen del agua: .Expli"ue <. 89u! le infiere el comportamiento de la I2)J/C)7: Expli"ue. =. En la parte mas suave del comportamiento de la I2)J/C)7, calcule la pendiente de esa región. 4. 89u! magnitud f&sica representa la pendiente de la I2)J/C)7: Expli"ue.
I+ CONCLSIONES* -
)note sus conclusiones de la pr(ctica.
9+ ILIOGRAFIA* -
)note la bibliograf&a utiliAada.
:+ CESTIONARIO FINAL* ;D$sarr)%%$ < pr$s$nt$ $n =)r"a in#i/i#'a% a% =ina% #$ %a practica>
7. *i se practica un agu#ero en una lamina de cobre de grosor arbitrario. )l aumentar la temperatura 8"ue le sucede al di(metro del agu#ero: Expli"ue su respuesta. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; <. ?os cuerpos del mismo material tienen las mismas dimensiones aspectos exteriores, pero uno esta $ueco el otro no. *i se aumenta su temperatura, 8su expansión de volumen global es la misma o distinta: 8Por "u!:. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; =. Considere un termómetro de mercurio K en K vidrio. *uponiendo "ue la selección trasversal del tubo capilar es constante tiene un valor )°, designe por 3° el volumen del bulbo de mercurio a 0.0 °C. *i a esta temperatura el mercurio llena exactamente el bulbo, demostrear "ue la longitud de la columna de mercurio en el tubo capilar a una temperatura °C es +@3 B -= F ) Esto es, proporcional ala temperatura, siendo B el coeficiente de expansión de volumen del mercurio el coeficiente de expansión lineal del vidrio. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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