FISICAII-EXP7 Dilatacion de Fluidos

8/18/2019 FISICAII-EXP7 Dilatacion de Fluidos

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1

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

¿CUÁNTO VARÍA EL VOLÚMEN DE LOS FLUIDOS CONLA TEMPERATURA?

I. OBJETIVOS

Estudiar el comportamiento de la dilatación de los fluidos con la temperatura.

II. EQUIPOS / MATERIALES

- 1 Equipo de calentamiento

- 1 Soporte universal

- 1 Pinza universal

- 1 Vaso de precipitados, 250 ml- 1 atraz Erlenme!er, 100 ml

- 1 Pro"eta #raduada, 100 ml

- 1 $u"o de vidrio, %0 ml

- 1 $apón de #oma, 1 orificio

- 1 $ermómetro &-10,'110()*

- 25 ml de #licerina

- 1 )lamp, +uez do"le

- 2 Varilla soporte metlico

- 1 Vaso de precipitados, 0 ml

- 1 $u"o flei"le, transparente,/1.5

- 1 Pipeta con caperuza de #oma

- 1 $u"o de vidrio, 250 ml

- 1 $apón de #oma. 2 orificios

- Papel milimetrado

- otulador, cinta mtrica

-

--

-

- III. FUNDAMENTO TEÓRICO

- DILATACIÓN EN LÍQUIDOS

- )omo la forma de un fluido no est definida, solamente tiene sentido a"lar del

cam"io del volumen con la temperatura. 3a respuesta de los #ases a los cam"ios

de temperatura o de presión es mu! nota"le, en tanto que el cam"io en el

volumen de un l4quido, para cam"ios en la temperatura o la presión, es mu! pequeo.

Laboratorio de Física II Informe Nº07

EXPERIENCIA N°



2


- β representa el coeficiente de dilatación volumtrica de un l4quido,

- β = 1/V. ( ∆V /∆t)

-

- 3os l4quidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo

su dilatación volumtrica unas diez veces ma!or que la de los sólidos.

- Sin em"ar#o, el l4quido ms com6n, el a#ua, no se comporta como los otros

l4quidos. En la fi#ura 7, se muestra la curva de dilatación del a#ua. Se puede

notar que, entre 0 ! 8) el a#ua l4quida se contrae al ser calentada, ! se dilata

por encima de los 8), aunque no linealmente. Sin em"ar#o, si la temperatura

decrece de a 08), el a#ua se dilata en lu#ar de contraerse. 9ica dilatación al

decrecer la temperatura no se o"serva en nin#6n otro l4quido com6n: se a

o"servado en ciertas sustancias del tipo de la #oma ! en ciertos sólidos

cristalinos en intervalos de temperatura mu! limitados, un fenómeno similar. 3a

densidad del a#ua tiene un mimo a 8), donde su valor; es de 1 000 <#=m>. ?

cualquier otra temperatura su densidad es menor. Este comportamiento del a#ua

es la razón por la que en los la#os se con#ela primero la superficie, ! es en

definitiva lo que ace posi"le la vida su"acutica.

-

-

-

-

-- IV. MONTAJE-

- onte el equipo como muestra

el diseo eperimental de la

fi#ura1.

-

-

-

-

-

--

- V. PROCEDIMIENTO-

- !." PRIMER EXPERIMENTO. C#$%&'#()%&'* +% #,#-

- 5.1.1 Vierta 100 ml de a#ua en los vasos de precipitados pequeo ! mediano, !

200 ml en el #rande.

-

- 5.1.2 @ntroduzca el termómetro en el tapón de #oma con dos orificios, asta que

el vsta#o sal#a casi completamente.

-




>


- 5.1.> @ntroduzca el tu"o de vidrio lar#o en el tapón de forma que quede enrasado

por de"aAo.

-

- 5.1. )ierre el matraz Erlenme!er con el tapón. Debajo del tapón no debe

qedar aire.

-- 5.1.5 arque el nivel de a#ua en el tu"o.

-

- 5.1.B )oloque el matraz Erlenme!er en el vaso de precipitados de 250 ml

suAtelo con la pinza universal.

-

- 5.1./ )aliente el a#ua unos 50() ! anote lo que ocurreC

-

- - El a#ua se epande variando su volumen, asciende B.1 cm. del tu"o de vidrio.

- )uando los l4quidos se calientan es ms dif4cil medir el cam"io de volumen que

eperimentan que en los sólidos, porque, a la vez que el l4quido, tam"in se

dilata el recipiente que lo contiene.-

I(#,%&

-

- D)$#'#)0& +% & $12)+*-

- 3os l4quidos tienen ma!ores coeficientes de dilatación que los sólidos, aunqueno son constantesC var4an con la temperatura. El mercurio es el l4quido con

coeficiente de dilatación ms constante: por eso se utiliza en los termómetros.

- El a#ua es un l4quido que se comporta de manera anómala en la dilatación. Entre

0 ! (), el a#ua l4quida, en vez de aumentar su volumen, se contrae. 3a

consecuencia de esta contracción de volumen es un aumento de la densidad. 3a

densidad del a#ua es mima a ().

- 5.1.% ida el nivel de a#uaC a 50 () el a#ua ascendió B.1 cm. D a B0 ()

ascendió .5 cm.

- 5.1. SumerAa el Erlenme!er en a#ua fr4a &vaso de precipitados de 00 ml* anote

sus o"servaciones.





- - El a#ua empieza a descender de"ido a que la temperatura desciende de"ido a

esto las molculas de a#ua se contraen por tanto el a#ua va retomando su

volumen inicial.

- !.3 SE4UNDO EXPERIMENTO C#$%&'#()%&'* +%$ #)5%

- MONTAJE 3

- 5.2.1 onte el equipo tal como muestra el diseo eperimental de la fi#ura 2.

- 5.2.2 Vac4e el matraz Erlenme!er ! squelo "ien.

- 5.2.> @ntroduzca el tu"o de vidrio pequeo en el tapón de #oma con un orificio,

! cierra con l el matraz.

- 5.2. )oloque el tu"o de vidrio lar#o en el soporte para tu"os de vidrio, !

sumrAalo en el a#ua &vaso de precipitados de 100 ml*, fi#ura 2.

- 5.2.5 Empalme los dos tu"os de vidrio con un tu"o flei"le de unos 50 cm.

- 5.2.B SumerAa el matraz Erlenme!er en a#ua caliente &50()*.

- ?note sus o"servacionesC

- -9e"ido al aumento de la temperatura las molculas de aire se mueven mas

deprisa por lo que necesitan mas espacio para desplazarse es por eso q

aumentan su volumen esto ace q el aire sal#a por el vaso de precipitados q

contiene a#ua deAndose notar de"ido al constante "ur"uAeo.

-

-

-

-

-

-

--

-

-

-

-

-

- D)$#'#)0& +% ,#6%6

- )uando aumenta la temperatura de un #as, pueden producirse dos fenómenosC


http://www.kalipedia.com/popup/popupWindow.html?tipo=imagen&titulo=Dilataci%C3%B3n%20de%20gases?=&url=/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200709/24/fisicayquimica/20070924klpcnafyq_104.Ees.LCO.png





5


• Si la presión no var4a, el volumen del #as aumenta. 3a ener#4a comunicada al

#as se emplea en aumentar la ener#4a cintica de las molculas ! el volumen

aumenta de forma proporcional al incremento de temperatura.

• Si el volumen no var4a, la presión del #as aumenta: no se produce una verdadera

dilatación, !a que no a! cam"io de volumen.

- 5.2./ 3ue#o sumerAa el matraz Erlenme!er en a#ua fr4a. ?note sus

o"servacionesC

- -El a#ua asciende a travs del tu"o flei"le de"ido a que la disminución de

temperatura disminu!en la velocidad dlas part4culas de aire ! con esto ace que

se contrai#a.

- 5.2.% Espere a que el nivel del a#ua en el tu"o de vidrio, o en el tu"o flei"le, no

var4e. ida su alturaC 2 cm.

- !.7 TERCER EXPERIMENTO. ¿V#51# (8* %$ 9*$(%& +%$ #,# #$#$%&'#5$#?

- MONTAJE 7

- 5.>.1 onte el equipo tal como muestra el diseo eperimental de la fi#ura >.

- 5.>.2 )oloque el termómetro en el tapón con dos orificios, de forma que

so"resal#a todo el vsta#o.

- 5.>.> )oloque el tu"o de vidrio en el tapón de forma que quede enrasado por

de"aAo

- 5.>. En el matraz Erlenme!er vierta una cantidad de a#ua fr4a medida &con la

pro"eta*, de manera que quede unos 0.5 cm. Por de"aAo del "orde. ?note este

volumen en la ta"la.

- 5.>.5 )ierre el matraz Erlenme!er con el tapón! no debe derra"arse a#a$ ni

qedar aire debajo del tapón.

- 5.>.B arque el nivel del a#ua con un rotulador.

- 5.>./ )oloque el Erlenme!er en un vaso de precipitados ! suAtelo con la pinza

universal, de manera que quede lo ms profundo posi"le.

- 5.>.% 3lene completamente con a#ua el vaso de precipitados

- 5.>. lea la temperatura inicial del a#ua % & ! anótela en la ta"la.

- 5.>.10 )aliente el a#ua con la llama "aAa. 3ea la variación del nivel del a#ua 'l a

25(), >0(), etc., ! anote los valores en la ta"la.

-




B


- V*$(%& )&))#$ V: ; 3<: ($- T%(=%5#'5# )&))#$ T: ; 33 °C

- T>°C - @$ >(. - @T >°C - @V >(7- 25 - 1 - > - 0.1B

- >0 - 2 - % - 0.>2

- >5 - >.1 - 1> - 0.B0%- 0 - ./ - 1% - 0.2>

- 5 - B.> - 2> - 1.2>/

- 50 - %.> - 2% - 1.B2

- 55 - 10. - >> - 2.10

- B0 - 1>. - >% - 2./2

- B5 - 1/.% - > - >.5

- /0 - 20 - % - >.2/

-

-

- 3a dilatación anómala del a#ua- El eco de que el a#ua no si#a la conducta de los dems cuerpos, en lo que a la

dilatación se refiere, es providencial para la vida marina en las zonas rticas.

- Si el ielo fuera ms denso que el a#ua, en el momento en que se formaran

cristales de ielo, estos ir4an al fondo del mar, quedando en contacto con la

atmósfera otra capa de a#ua, repitindose el proceso indefinidamente asta que

toda el a#ua del mar quedara con#elada. Sin em"ar#o, el a#ua l4quida es ms

densa que el ielo, quedando este en la superficie ! sirviendo de capa protectora

al a#ua que se encuentra por de"aAo, impidiendo que esta se con#ele.

- En todo caso, el a#ua que se encuentra en contacto con el ielo estar a unatemperatura de 0 (), demasiado "aAa para permitir la vida marina.

- s a"aAo, el a#ua a () presenta ma!or densidad que a 0 (), por lo que el

a#ua del fondo estar ms caliente que la que se encuentra en contacto con el

ielo.

- Esta pequea diferencia de () es la que ace posi"le que en los mares rticos

pueda a"er vida marina.

-

- VI.-EVALUACION

- PRIMER SE4UNDO EXPERIMENTO". ¿C0(* 9#5)# %$ 9*$(%& +%$ #,# *& $# '%(=%5#'5#?-

- Si aumenta la temperatura de cualquier l4quido com6n, este se dilata. Pero no el

a#ua a temperatura cercanas a su punto de con#elaciónC el a#ua ace lo

contraria ? temperatura de ielo fundente, 08)&o >287*, se contrae cuando

aumenta su temperatura, continua contra!ndose asta que su temperatura lle#a

a los 8). Si si#ue aumentando la temperatura el a#ua se comienza a dilatar ! la

epansión contin6a asta lle#ar al punto de e"ullición &1008)*




/


-

-

-

3. ¿C0(* 9#5)# %$ 9*$(%& +%$ #)5% *& $# '%(=%5#'5#?-

- )omo el aire est compuesto por umedad ! diferentes #ases se dice que es una

aproimación de un #as ideal, ! para a"lar de la variación de volumen con la

temperatura tendr4amos que a"lar de la le! de )arles.- LE DE CARLES

- El efecto de la temperatura en el volumen de un #as se o"servo en 1/%/ por

el f4sico 7rancs F.?.). )arles &1/B-1%2>*. )arles encontró que varios #ases se

epanden en la misma cantidad fraccionaria cuando eperimentan el mismo cam"io

de temperatura. s tarde descu"rió que si un volumen dado de cualquier #as a 0 8

) se enfria"a a 1 8 ), el volumen se reduc4a 2/>1: si se enfria"a 2 8 ) disminu4a en

2/>2: si se enfria"a 20 8 ), 2/>20: ! as4 sucesivamente. 9e"ido a que cada #rado de

enfriamiento reduce el volumen en 2/>1, se deduce que cualquier cantidad de #as

tendr4a un volumen cero si se pudiera enfriar a G2/> 8 ), por la sencilla razón que se

licua antes de alcanzar esa temperatura. Sin em"ar#o G2/> 8 ) &ms precisamente,-2/>.15 8)* se denomino %5* #6*$'* esta temperatura es el punto cero en la




%


escala de Helvin =a"soluta*, ! es la temperatura a la cual el volumen de un #as ideal

o #as perfecto, ser4a i#ual a cero.

-

-

7. C*(=#5% $#6 9#5)#)*&%6 +% 9*$(%&%6 +% #,# +% #)5%.- )omo se nota en las #raficas el volumen del a#ua con la variación de

temperatura es mu! diferente a la variación del volumen del aire. El volumen del

a#ua se epande &dilata* a partir de los 8) a comparación del volumen del aire

que este se epande ni "ien se aumenta la temperatura.

-

-

-

-

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-

-

- TERCER EXPERIMENTO-

- G. E& #+# &* +% $*6 #6*6 #$$% $# +)H%5%&)# +% '%(=%5#'5# @T *&$# '%(=%5#'5# )&))#$ T :.

- $emperatura inicial % 0 I 22 ()

- Entonces J% i % i - % &-

- J% 1 I 25 - 22 I > 8 )

- J% 2 I >0 - 22 I % 8 )

- J% > I >5 - 22 I 1> 8 )

- J% I 0 - 22 I 1% 8

)

- J% 5 I 5 - 22 I 2> 8

)

- J% B I 50 - 22 I 2% 8 )

- J% / I 55 - 22

I >> 8 )

- J% % I B0 - 22

I >% 8 )

- J% I B5 - 22

I > 8 )

- J% 10 I /0 - 22 I % 8

)

-

-

-





-

-

-

-

- !. E$ +)(%'5* )&'%5)*5 +%$ '* +% 9)+5)* %6 + ; :.! (. C#$$% %&

#+# &* +% $*6 #6*6 $# 9#5)#)0& +%$ 9*$(%& # =#5')5 +% $# 9#5)#)0& +% $#$*&,)'+ @l.

-

-

-

- JV 1 I &0.5=2*2 K 1 I 0.1B cm>

- JV 2 I &0.5=2*2 K 2 I 0.>2 cm>

- JV > I &0.5=2*2 K >.1 I 0.B0% cm>

- JV I &0.5=2*2 K ./ I 0.2> cm>

- JV 5 I &0.5=2*2 K B.> I 1.2>/ cm>

- JV B I &0.5=2*2 K %.> I 1.B2 cm>

- JV / I &0.5=2*2 K 10.I 2.10 cm>

- JV % I &0.5=2*2 K 1>. I 2./2 cm>

- JV I &0.5=2*2 K 1/.% I >.5 cm>

- JV 10 I &0.5=2*2 K 20 I >.2/ cm>




-

-

-

- . C*&6'5# & +)#,5#(# +% 9#5)#)0& +% 9*$(%& @V 9%566 $#+)H%5%&)# +% @T.

--

-

-

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

0

10

20

30

40

50

60

∆V vs ∆T

∆T

∆V

-

-

--

-

-

-

- . D%65)# % )&'%5=5%'% $# 5%$#)0& *'%&)+# %& %$ +)#,5#(#.-

- En la #rafica ∆V vs J%$ vemos que se trata de una curva de forma

para"ólica, mientras JV aumenta $ J% aumenta constantemente.

--

i

I

@V

- !i

I@T

- Li I - Di I - Li Di I -

- 0.

1B

- > - -0./0

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- -0.>>% - 0.501

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- - - K

;:.G

"

- K

;- 12.

97

- K

;- 2.603

- K 3;- 1.715

-

-

-2 2

lo# lo# lo# lo#

&lo# * & lo# *

i i i i

i i

p ) y ) y"

p ) )

−=

−

∑ ∑ ∑∑ ∑

-

-

2

2 2

&lo# * lo# lo# lo# lo#

&lo# * & lo# *

i i i i i

i i

) y ) ) yb

p ) )

−=

−

∑ ∑ ∑ ∑∑ ∑

-

-



- (; :.<"< ; ".3"<⇒

;":".3"<:.<"<

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-

-- . ¿C0(* 6%51#& $#6 9#5)#)*&%6 +% 9*$(%& 6) %$ 9*$(%& )&))#$ V: H%5# $# ()'#+?

-

- )omo V0 I 20 cm>, entonces el nuevo volumen seria VM0 I 15 cm>.

- Entonces la nuevas variaciones de volumen aumentar4an en 15 cm>.

-

-

-

-

-

-

- COMPLEMENTARIO-

- Nn indice de la dilatación es el coeficiente de dilatación volumtrica ". Se alla

el cociente entre el incremento del volumen ! el incremento de la temperatura,

en relación con el volumen inicial V0

- ∆Τ=∆ 0.V V β

- 0

1

.V

V

∆Τ

∆

=β

-

- ":.-C#$$% %$ *%H))%&'% +% +)$#'#)0& 9*$('5)# +%$ #,# # $#'%(=%5#'5# )&))#$ T: *& $*6 9#$*5%6 *55%6=*&+)%&'%6 # 7:C

-

- En este caso la temperatura inicial esC $0I228) ! el volumen inicial V0I20ml.

-

- Entonces la J% I %() ! la "l V >E2.0=∆ lue#o remplazando en la ecuación

tenemos

-

- 2E0

1.%

>E2.0=β : β I1.B;10-

-

- "".-C#$$% %$ *%H))%&'% +% +)$#'#)0& 9*$('5)# +%$ #,# # !:C. U')$)%$*6 9#$*5%6 (%+)+*6 *& !:C :C. >A'%&)0& ¿C$ %6 #8*5# V:?

-

- En este caso la $0I508) ! la variación de volumen a B08) es C

-

- V0MIV0'∆VI20ml'1.B2mlI21.B2ml.

-

- Entonces la % ∆ I108) ! la V ∆ I1.1ml lue#o reemplazando en la ecuacióntenemosC



-

- =β >.//2;10-

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- VII.-CONCLUSIONES-

- 3a dilatación estudia la variación de las lon#itudes, dependiendo de la variación

de temperaturas.

-- El coeficiente de dilatación a volumen constante es el mismo para todos los

#ases-

-

- El presente tra"aAo a sido mu! instructivo, e aprendido muco so"re este tema,

por lo cual invito a mis compaeros a realizar tra"aAos similares a etc.

-

-

- VIII.-OBSERVACIONE RECOMENDACIONES-

• 3os resultados o"tenidos demuestran el estudio del Equivalente ecnico de

)alor, pero estos no son eactos con respecto a la teor4a de"ido a que eleperimento no se realizo en un la"oratorio apropiado ! por lo tanto

intervinieron a#entes eternos a la realización del mismo entre estos esta la

temperatura del am"iente que varia"a.

-

• ?dems que las temperatura del a#ua tam"in cam"ia"a en el proceso de

omo#enización.

-

• Otro aspecto que se o"servo es que si se calenta"a muco el a#ua esta erv4a lo

cual no era conveniente por lo tanto no se cam"io el tiempo con respecto a lo

que dice la prctica.-



-

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