LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS F ACUL T A D D E I N G E N I E R I A Q U I M I C A U N A C - 1 9 6 6 OLP UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Experiencia Nº 5: “DILATACIÓN LINEAL EN LÍQUIDOS” Fecha: 8 de Mayo del 2012 Profesor: Lic. César Cabrera Arista Curso: Física II Integrantes: Copaja Hernández Luz Zenaida Dueñas Granados Karina Elizabeth Moreno Balsa Jacqueline Lizeth Tanohuye Tanohuye Takeshi Pablo Ciclo: 2012 A 2012
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LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
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A
UNAC - 1966
OLP
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
Experiencia Nº 5: “DILATACIÓN LINEAL EN
LÍQUIDOS”
Fecha: 8 de Mayo del 2012
Profesor: Lic. César Cabrera Arista
Curso: Física II
Integrantes: Copaja Hernández Luz Zenaida
Dueñas Granados Karina Elizabeth
Moreno Balsa Jacqueline Lizeth
Tanohuye Tanohuye Takeshi Pablo
Ciclo: 2012 A
2012
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
DILATACIÓ N LINEAL EN LI QUIDÓS
INTRODUCCIÓN
El cambio de temperatura en un cuerpo induce un cambio en su volumen. Los
cuerpos se dilatan o contraen dependiendo del signo del cambio de
temperatura.
En el laboratorio se utilizarán termómetros con diversos líquidos para medir la
dilatación como un cambio en la longitud del cuerpo.
La cantidad física que mide la relación entre el cambio de longitud de un cuerpo
(ΔL) y la variación de temperatura (ΔT) se denomina coeficiente de dilatación
lineal (α) y está relacionado con ΔL y ΔT mediante la relación:
Donde corresponde a la longitud de referencia, respecto de la cual se miden
los cambios de longitud.
OBJETIVOS
Corroborar la variación de longitud de un material expuesto a un cambio
de temperatura.
Medir la dilatación lineal (en una dirección) de algunos líquidos.
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
MARCO EXPERIMENTAL:
1. Con mucho cuidado sin tocar el bulbo del termómetro pinte una marca
de la altura inicial del líquido en el capilar. Seguidamente a partir de esta
marca y con una regla marque 6 distancias de 1cm en el termómetro.
2. Conecte el sensor al Xplorer que previamente ha prendido.
3. Con ayuda del profesor configure el Xplorer para ingresar los
incrementos de longitud en la pantalla del Xplorer.
4. En la cocina apagada coloque el vaso pírex con 500g de agua. Encienda
la cocina y espere 1 minuto y arme el equipo experimental como se
muestra en la Figura 1. Accione la tecla Play del Xplorer y se inicia la
toma de datos.
5. Justo cuando el líquido del termómetro se incrementa y alcance la
segunda marca accione la tecla banderita del Xplorer e ingrese el valor
de 1 y presione la tecla f1 (Ok). Repita este paso hasta completar los
otros incrementos.
6. Anote los datos de incremento x y de temperatura en tabla Nº1. Con los
datos de esta tabla Nº1 realice una gráfica en papel milimetrado de la
temperatura como función de , . ¿Cuál es su interpretación de
la gráfica?
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Líquido 01 (Mercurio)
TABLA Nº1
0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
22.
8
29.58
1
35.60
5
41.16
2
47.30
9
53.38
2
59.93
3
66.24
6
72.03
7
Líquido 02 (Liquido orgánico rojo)
TABLA Nº2
0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
2
4
29.90
6
36.66
0
43.81
5
50.09
3
56.33
9
62.25
5
69.14
6
75.83
1
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CUESTIONARIO
1. Use los datos de la tabla Nº1 y de la tabla Nº2 para hacer un gráfico en
papel milimetrado con: la temperatura en el eje , el incremento x en el eje
, para cada líquido. Escriba en el gráfico la relación matemática
Líquido 01 (Mercurio)
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Líquido 02 (Liquido orgánico rojo)
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2. Realice un ajuste por mínimos cuadrados a la grafica de la pregunta 1 y
determine el valor de la pendiente y el intercepto con el eje vertical de cada
gráfica ¿Qué significado físico tiene la pendiente y el intercepto?
Líquido 01 (Mercurio)
∑ ∑ ∑
∑ ∑
∑ ∑ ∑ ∑
∑ ∑
Líquido 02 (Liquido orgánico rojo)
∑ ∑ ∑
∑ ∑
∑ ∑ ∑ ∑
∑ ∑
∑ 2080.039
∑ 36
∑ 428.055
∑ 204
∑ 2180.938
∑ 36
∑ 448.045
∑ 204
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3. De las pendientes de la pregunta 2, determine el coeficiente de dilatación
térmica de los dos líquidos.
Usamos la siguiente ecuación:
d= Diámetro del capilar del termómetro (0,02cm) m=pendiente D= Diámetro del bulbo del termómetro H= altura del bulbo del termómetro y(0)= altura inicial del líquido = coeficiente de dilatación del vidrio (0.9x10-5 ºC-1) = coeficiente de dilatación lineal del líquido.
Líquido 01 (Mercurio)
Líquido 02 (Liquido orgánico rojo)
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4. Use el coeficiente calculado en la pregunta anterior para hallar el
coeficiente térmico de dilatación de volumen de los líquidos usados en la
experiencia. Compare el valor con los datos que hay en la literatura.
Se sabe que: Por tanto reemplazando nuestros valores obtenidos en la pregunta anterior.
Líquido 01 (Mercurio)
Valor teórico:
Líquido 02 (Etanol rojo)
Valor teórico:
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5. Presente una tabla de los coeficientes térmicos de dilatación lineal y de
volumen de los líquidos más conocidos.
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6. Demuestre la validez aproximada de la relación entre los coeficientes
térmicos de expansión de volumen y de expansión lineal
Las dilataciones térmicas finales lineales, superficiales y volumétricas vienen
dadas respectivamente por:
Lf = Lo (1 + α ∆T)
Vf = Vo (1 + γ ∆T)
donde:
Lf y Vf = Longitud, superficie y volumen finales
Lo y Vo = Longitud, superficie y volumen iniciales
α , γ = coeficientes de dilatación lineal y volumétrico
∆T = variación de temperatura
Se trata de demostrar que la relación entre sus respectivos coeficientes de
dilatación es:
Sean Lox, Loy las longitudes iniciales de los lados de una superficie y Lfx, Lfy
las longitudes finales de esos mismos lados. Se cumple el volumen final: