Practica 12 Dilatación de Líquidos.

Universidad Autónoma de Querétaro.

Edoardo Daniel Rodríguez Rodríguez. Daniel Hernández Esquivel. Jesús Ismael Suarez Soto.

Practica 12: Dilatación de líquidos.

Profesor. Miguel Vega Hernández.

Laboratorio de Termodinámica.

28-Octubre-de 2013.

Objetivos: 

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Determinar el coeficiente de expansión térmica (coeficiente de dilatación volumétrico) de distintos líquidos. Determinar las incertidumbres de sus resultados y comparar éstos con valores conocidos.

Marco teórico sugerido

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La densidad , es una variable de estado que se puede determinar pesando la masa de un volumen conocido de líquido. La densidad cambia con la temperatura y la presión. El inverso de la densidad es el volumen específico . Se puede determinar experimentalmente la dependencia del volumen específico con la temperatura a presión constante, por medición directa a varias temperaturas del sistema. A partir de



estos datos se puede encontrar el coeficiente de expansión térmica β, que a presión

constante se puede escribir como:

)   ()    (   A continuación, 3 métodos para estimar el coeficiente de expansión térmica a presión constante a partir de los datos { T ,  ρ}:



1. Se grafican los datos  vs. T y se ajustan con una recta de regresión (recta de ajuste por mínimos cuadrados)



 

 

Donde  puede usarse como el volumen específico  y,  puede usarse como la temperatura  y las constantes b y a son:

∑ ∑   ∑ ∑∑ 

y

  ∑    ∑     

2. Si la gráfica no se ajusta a una recta, se prueba una cuadrática (o en general, una forma polinomial): Con

  

Sustituyendo en

 resulta:

    

   

3. Se estima la derivada localmente por diferencias finitas y se traza una gráfica de

  . De la forma de la gráfica se decide si la derivada es una constante o si  se ajusta a una línea recta o polinomio.

1. ¿Qué es el coeficiente de expansión térmica?

Especifica el cambio de longitud del material con el incremento o descenso de la temperatura. 2. ¿Qué es el coeficiente de dilatación volumétrico? La dilatación volumétrica se presenta en el estado liquido y su concepto y fórmula son los mismos, solo que en lugar de trabajar con longitudes se trabaja con volúmenes, los cuales deben ser dados en cm3, es muy común que cuando se habla de dichos volúmenes se expresen en unidades de capacidad, pero el (coeficiente de dilatación volumétrica) nos señala que debe de haber transformación a cm3 con la siguiente equivalencia: 1LITRO= 1000CM3. 3. ¿Cómo se determina el coeficiente de dilatación volumétrico? LA DILATACIÓN VOLUMÉTRICA QUE SE PRESENTA EN UN LIQUIDO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE VOLÚMENES E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL VOLUMEN INICIAL MULTIPLICADO POR LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS. 4. Muestre en una tabla valores típicos del coeficiente de dilatación volumétrico en líquidos. 5. Señale algún proceso de la ingeniería (Civil o Automatización) en el que sea de utilidad conocer el coeficiente de dilatación volumétrico de los líquidos.

Esta propiedad es importante en la ingeniería, recordemos que los dos fluidos más importantes para un ingeniero son el agua y el aire, el primero prácticamente incompresible y el segundo sensiblemente compresible. 6. En el invierno de los lugares fríos se requiere mantener líquida el agua potable de las tuberías. Su congelamiento podría romper la tubería. ¿Por qué?

Para mantener una presión adecuada.

Materiales y equipo:

•

Matraz de filtración con tapón horadado

•

Manguera de látex

•

Pipeta de 10 ml.

•

Termómetro de mercurio

•

Parrilla eléctrica

•

Soporte Universal con pinzas de sujeción

•

Probeta 100 ml.

• 

Agua

• 

Alcohol

•

Guantes para sujetar objetos calientes

Desarrollo: 1. Conecte un extremo de la manguera al matraz y el otro a la pipeta, sujetándola con el soporte para que quede en posición vertical. 2.

Llenar el matraz con agua hasta el borde

3. Pasar el termómetro de mercurio a través del tapón y tapar con éste el matraz de manera que no quede nada de aire dentro del matraz. 4. Agregar agua a la pipeta sin llenarla, dejando suficiente espacio para la expansión del líquido. 5. Caliente el agua del matraz, registrando los incrementos de volumen y las temperaturas respectivas cada 5°C. 6. Tomar la última lectura cuando el nivel del líquido llegue al cero en la pipeta. no permita que el líquido se derrame fuera de la pipeta. 7. Medir el volumen de todo el líquido con una probeta. Este será el volumen inicial V0 8.

Repita el experimento anterior utilizando alcohol en vez de agua.

RESULTADOS.

Temperatura. 24 C 29 C 34 C 39 C 44 C 49 C 54 C 59 C 64 C 69 C 72

Volumen. 8 ml 7.7 ml 6.6 ml 6 ml 5.3 ml 4.7 ml 3.4 ml 3 ml 2.1 ml 1 ml 0 ml

Conclusiones. En esta práctica se aprendió a utilizar l el calor para llevar algún líquido a un punto de en el que este empieza a dilatarse, es decir gracias a la cantidad de calor apropiada podemos cambiar el volumen de un líquido esto no se aplica solo para líquidos sino para sólidos y gases también, obteniendo grandes aplicaciones en ingeniería por estos fenómenos termodinámicos.