DILATACIÓN DE LÍQUIDOS PDF

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Summary

Los líquidos se caracterizan por dilatarse al
aumentar su temperatura siendo su
dilatación mayor que la de los sólidos.
Debido a que la forma de los fluidos no está
definida solo se habla del cambio de
volumen con la temperatura que estos
sufren. L...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA

Experiencia N°6 Dilatación de Líquidos Andrés Arevalo, Katiuska Castañeda, Linda Monsalvo Profesor Eduardo Martínez. Grupo ED – Mesa 2. 08-05-2018 Laboratorio de Física, Calor y Ondas. Resumen

Abstract

En este informe se describe la experiencia realizada en el laboratorio de Física, Calor y Ondas, donde se pretende comprobar el marco teórico que encierra la Dilatación volumétrica que sufren los líquidos llevarlo a ciertas temperaturas.

This report describes the experience carried out in the Physics, Heat and Waves laboratory, where it is intended to verify the theoretical framework that surrounds the volumetric dilatation that the movements undergo, to bring it to certain temperatures.

El objetivo propuesto es el siguiente:

The proposed objective is the following: 1. Observe the phenomenon of thermal expansion of liquids and determine their coefficient of expansion.

1. Observar el fenómeno de la dilatación térmica de líquidos y determinar su coeficiente de dilatación.

For this, assisted data was taken with a 25 cm glass tube with which the measurements were made, where results were obtained that prove the theoretical framework where the expansion has a body of expansion, as well as the contraction of the material by the effect that the temperature in the molecules that make up a-body.

Para esto se realizaron tomas de datos asistidas con un Tubo de vidrio de 25 cm con el cual se realizó las mediciones, donde se obtuvieron resultados que comprueban el marco teórico donde la dilatación sufre un cuerpo tanto de expansión, así como la contracción de la materia por el efecto que surte la temperatura en las moléculas que componen un cuerpo.

Keywords Volumetric dilation, liquids, temperature. 2. Introducción Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar su temperatura siendo su dilatación mayor que la de los sólidos. Debido a que la forma de los fluidos no está definida solo se habla del cambio de volumen con la temperatura que estos sufren. Los cambios de temperatura o de presión es muy notable en los gases mientras que en los líquidos es muy pequeño este cambio. El líquido más común el agua, no se comporta como los demás líquidos. El agua líquida entre 0 y 4°C se contrae al calentarla y se dilata por encima de los 4°C y no en forma lineal esta es la razón por la cual los lagos se congelan primero en la superficie haciendo posible la

Palabras claves Dilatacion volumetrica, liquidos, temperatura

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA vida submarina.

dimensiones, puede predominar la dilatación de apenas una de sus dimensiones sobre las demás. O aún, podemos estar interesados en una única dimensión del sólido. En este caso, tenemos la dilatación lineal (DL).

Al realizar esta experiencia, en la cual observamos como el volumen del agua aumentaba debido a que esta fue expuesta a temperaturas elevadas. Encontramos que la dilatación en líquidos es un aumento del líquido en sus 3 dimensiones ósea un incremento de volumen. La dilatación volumetrica puede calculada de la siguiente manera

ser

Dilatación Superficial: la dilatación superficial corresponde a la variación del área de una placa, cuando sometida a una variación de temperatura. Las figuras a continuación representan una placa rectangular a temperatura T0 a temperatura T >T0.

Donde: V= volumen final V0= volumen inicial Δθ= θ – θ0= variación de la temperatura γ = 3α= coeficiente de dilatación volumétrica.

Objetivo de la experiencia: 1. Observar el fenómeno de la dilatación térmica de líquidos y determinar su coeficiente de dilatación. Dilatación Volumétrica: en este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la dilatación en las tres dimensiones del sólido (longitud ancho y altura).

3. Fundamentos Teóricos Dilatación Térmica: Se denomina dilatación

térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio. La temperatura es el concepto del que nos valemos para expresar la identidad de calor, podemos entender como una propiedad del cuerpo que determina el flujo de calor Dependiendo del tipo de material se puede considerar tres tipos de dilatación:

Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos; sin embargo, el líquido más común, el agua, no se comporta como los otros líquidos.

Dilatación Lineal: más allá que la dilatación de un sólido suceda en todas las

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA Coeficiente de dilatación: de forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse; este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente expresado en unidades de °C 1)

Al haber utilizado estos instrumentos asistidos se logró una recolección de datos más precisa. Iniciando la ejecución de la experiencia podemos describir los pasos seguidos así: 1. Se colocó el Erlenmeyer en el beaker de 250 ml, se sujeto con la pinza universal de tal manera que el Erlenmeyer quedara en lo más profundo del beaker. 2. Llenamos el beaker de agua y tomamos su temperatura inicial. 3. Inicialmente encendimos el mechero bunsen para calentar el agua y luego de ello tomamos la altura en la que iba subiendo el agua en el tubo de vidrio, cada 5°C, e introducimos el valor como parámetro en el cassylab y hacemos la medición y repetimos el proceso 7 veces con el parámetro de medición cada 5 grados C°.

4. Desarrollo experimental Se procedió a desarrollar la experiencia de laboratorio en la que se estudió la dilatación de líquidos que sufre un cuerpo al ser sometido a calor. Para esta experiencia, se utilizaron aparatos de medición y materiales descritos a continuación. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Tripode variable Varilla soporte Nuez doble Rejilla con porcelana Pinza universal Beaker de 250 ml Erlenmeyer 125 ml Tubo de vidrio de 25 cm Tapon de goma de 2 orificios Sensor de temperatura Termocupla Interfase cassy lab Mechero bunsen

5. Cálculos y análisis De Resultados Una vez realizado la experiencia, continúa el análisis de los datos recolectados y descritos a continuación. ●

Datos obtenidos:

Tabla de datos: &DT / °C 1 2 3 4 5 6 7

Los podemos visualizar a continuación.

3

&J_A11 / °C 32 37 42 47 52 57 62,3

h /m 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07

&DV / m^3 0,00000014 0,00000035 0,00000053 0,00000073 0,00000094 0,00000118 0,00000143

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA &DT / °C 5 10 15 20 25 30 35,3

&b / °C^-1 0,00002454 0,00003156 0,00003156 0,00003243 0,00003368 0,00003506 0,00003629

Nuestro análisis se centra en observar y comprobar lo dicho anteriormente de manera teórica.

&DV / m^3 0,00000014 0,00000035 0,00000053 0,00000073 0,00000094 0,00000118 0,00000143

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.

Grafica:

teniendo en cuenta la fórmula descrita en el marco teórico, aplicada a los datos recolectados en el laboratorio, pudimos observar que por cada 5°C que el coeficiente de dilatación del agua aumentaba. Lo que quiere decir que este incremento es directamente proporciona a la temperatura debido a las propiedades del agua ya que no hay un aumento constante o una variable constante, debido a que ciertas temperaturas el agua se contrae y expande. Cálculos: 6. Conclusiones Al finalizar la experiencia y el análisis de la misma, pudimos constatar que: 𝛾=

Pudimos determinar A medida que la temperatura aumenta el coeficiente de dilatación aumenta sin importar a la presión en la que se encuentre debido a las propiedades del agua la temperatura también es proporcional a la presión del líquido, es decir, no hay un aumento constante o una variable constante, debido a que ciertas temperaturas el agua se contrae y expande

1.4𝑥10 − 7 = 2,24𝑥10 − 4 (125𝑥10 − 6)(5)

𝛾=

5,3𝑥10 − 7 = 2,8𝑥10 − 4 (125𝑥10 − 6)(15)

𝛾=

9,4𝑥10 − 7 = 3,008𝑥10 − 4 (125𝑥10 − 6)(25)

DT

DV 5 10 15 20 25 30 35,3

Es correcto afirmar que el coeficiente de dilatación es directamente proporcional a la temperatura

γ

0,00000014 0,224 0,00000035 0,28 0,00000053 0,28266667 0,00000073 0,292 0,00000094 0,3008 0,00000118 0,31466667 0,00000143 0,32407932

Si aumenta la temperatura, también aumentara el coeficiente y que esta depende únicamente del volumen y la temperatura.

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Bibliografía. 7. Hoja de evaluación del manual 1.

1. Ing. Eduardo Enrique Martínez Iglesias y Ing. Harold Wilson Villamil Agamez. (2013). Manual De Laboratorio De Fisica Calor y Ondas, Barranquilla: Uniautónoma. ISBN: 978-958-8524-69-6

Explique usted ¿Por qué la columna de mercurio de un termómetro desciende inicialmente y luego sube cuando este se somete el calentamiento?:. La disminución inicial es producto del efecto de la temperatura sobre la densidad del mercurio. Sube como consecuencia de la dilatación del metal a lo largo de la columna.

2.

Los líquidos y gases son fluidos ¿Cuál sería la diferencia entre ellos? ¿Cuál sería su semejanza? Explique su respuesta: La semejanza entre estos dos seria que los gases como los fluidos no tienen forman establecidas ya que adaptan la forma del recipiente que los contenga.

3.

Si usted tiene agua a 1°C y comienza a calentarla, diga si se dilata o se contrae a los 2°C, 4°C, 6°C. Explique su respuesta. : 2°C a 4°C se contrae porque el agua no se comporta como los otros líquidos y de 3°C se dilata, pero no en forma lineal.

4.

¿Qué propiedad física del líquido varia cuando por aumento de temperatura ocurre la dilatación volumétrica del mismo y por qué? Si el mercurio y el vidrio tuvieran el mismo coeficiente de dilatación ¿podría construirse un termómetro cuyo líquido termométrico sea el mercurio?: La propiedad física que varía es la densidad ya que el volumen aumenta, pero la masa es constante es debido a que disminuye la densidad del fluido y no se podrá construir ya que al dilatarse al tiempo no se podrá observar el cambio de volumen del mercurio al calentar.

2. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (en inglés) (6ª edición). Brooks/Cole. ISBN 0-53440842-7.

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