INSTITUTO DE ENSEÑANZA SUPERIOR SIMÓN BOLÍVAR
· PROFESORADO: Física de 3 año.
· CÁTEDRA: Trabajo Experimental de las Ciencias Naturales
· PRACTICA DE LABORATORIO Nº TRES
Ø Dilatación Volumétrica
· PROFESOR: Diego Alejandro Menoyo
· INTEGRANTES:
ü Salazar, Daniel
ü Stocco, Bruno
ü Urzagaste, Pedro
RESUMEN:
En el siguiente practico de laboratorio visualizaremos la dilatación que experimentan las sustancias liquidas, en esta oportunidad como material de estudio usaremos el alcohol. Para realizar la experiencia utilizaremos instrumentos del laboratorio de física, para así registrar los distintos datos que se requieren para el cálculo del coeficiente de dilatación volumétrica.
INTRODUCCIÓN:
En este práctico experimental vamos a visualizar la dilatación de una sustancia y calcular el coeficiente de dilatación volumétrico de un líquido. El líquido al experimentar, este proceso de dilatación subirá por la pipeta, lo que nos permitirá medir la diferencia de volúmenes al aumentar la temperatura.
En necesario recordar que el aumento de volumen será la dilatación aparente del líquido, ya que también el recipiente también se ha dilatado aumentado su capacidad. Es por ello que debemos conocer el volumen del tubo de ensayo, y decidir cuantas graduaciones de la pipeta son necesarias para que el proceso sea claramente medible.
OBJETIVOS:
Ø Manipulación de los instrumentos del laboratorio.
Ø Realizar mediciones con el instrumental requerido.
EQUIPO Y MATERIALES
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Ítem |
Materiales |
Precisión |
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1 |
Tubo de ensayo |
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2 |
Tapón |
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3 |
Pipeta graduada |
1/100 ml ±0,006 |
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4 |
Bureta |
± 0,1 |
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5 |
Termómetro |
1 ° C |
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6 |
Mechero Bunsen |
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7 |
Vaso precipitado |
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MARCO TEÓRICO
Casi todos los materiales se expanden al aumentar su temperatura.
Expansión lineal
Suponga que una varilla de material tiene longitud L0 a una temperatura inicial T0. Si la temperatura cambia en ∆T, la longitud cambia en ∆L. Se observa experimentalmente que si ∆T no es muy grande (digamos, menos de 100 C°), ∆L es directamente proporcional a ∆T. Si dos varillas del mismo material tienen el mismo cambio de temperatura, pero una es dos veces más larga que la otra, su cambio de longitud también será del doble. Por lo tanto, ∆L también debe ser proporcional a Lo. Si introducimos una constante de proporcionalidad
∆ L= α Lo ∆T
La constante α que describe las propiedades de expansión térmica de un material dado, se denomina coeficiente de expansión lineal
Expansión de Volumen
Un aumento de temperatura suele aumentar el volumen de materiales tanto líquidos como sólidos. Al igual que en la expansión lineal, se ha visto experimentalmente que, si el cambio de temperatura ∆T no es muy grande (menos de 100 C°), el aumento de volumen ∆V es aproximadamente proporcional al cambio de temperatura ∆T y al volumen inicial Vo:
∆V = β Vo ∆T
La constante β caracteriza las propiedades de expansión de volumen de un material dado; se llama coeficiente de expansión de volumen
PROCEDIMIENTO
Se procede a colocar en un soporte, una bureta, con un embudo llenamos de alcohol la bureta, inicialmente en 3 ml hasta 24,2 ml estableciendo una diferencia de 21,2 ml. El tubo de ensayo se llenó con un volumen de 21,2 ml, lo tapamos con un tapón y se coloca una pipeta para que el alcohol pueda ascender por ahí, luego introducimos todo el conjunto en vaso precipitado e ingresamos agua a temperatura ambiente, colocamos un termómetro para medir la temperatura, cuya medición resulto 16°C (temperatura Inicial). La pipeta marca un volumen de 2,3 ml (encima del cero), se tiene en cuenta que en la pipeta 1 ml = 0,006ml.
Posteriormente, se calienta con un mechero Bunsen, otro vaso precipitado con agua. Cada vez que vaya a medir la temperatura, agite primero el agua y posteriormente coloque el termómetro y entonces tome la lectura del termómetro indicando el equilibrio térmico del sistema que es de 35°C, en la pipeta se observa un ascenso en el volumen a 0,31 ml.
TABLA U HOJA DE DATOS
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Volumen [ ml ] |
Temperatura [°C] |
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1 |
0,02 |
17,7 |
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2 |
0,18 |
28,5 |
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3 |
0,31 |
36,1 |
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4 |
0,35 |
37,9 |
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5 |
0,5 |
46 |
PROCESAMIENTO DATOS EXPERIMENTALES
· Estimación Previa a Realizar
Los datos a registrar para calcular el coeficiente de dilatación volumétrico de la sustancia a estudiar son:
ü ΔV0 liquido
ü ΔV0 vidrio
ü Δt
· Para estimar el cambio de temperatura a la que debemos someter el líquido, debemos cuantificar el volumen del tubo de ensayo.
Diámetro: 1,5 cm
Largo: 15 cm
V= Pi r2 h
V = 26,4 cm3 = 26,4 ml
Determinar el Δt
La pipeta tiene una graduación de 1/100 ml ± 0,006
· ΔV = 0,4 ml
· β = 1,1 x 10 ^ -3 1/°c
ΔV = V0 (1 + β Δt)
ΔV = V0 + V0 β Δt
ΔV- V0 = V0 β Δt
Δt = 0,4 ml / 26,4 ml x 1,1 x 10 ^ -3 1/°c
Δt = 13,8 °C
Al no coincidir el cero en la pipeta y 2,3 es la distancia nos queda:
2,3-----------0,1 ml
0,4-----------x= 0,017 ml aprox 0,02 ml
En la probeta se observa 0,31ml, debemos agregar los 0,02 ml y en total nos queda 0,33 ml
Calculo del coeficiente volumétrico del alcohol
ΔV- V0 = V0 β Δt
0,5 – (0,02)= 26,4 β (46 – 17,7)
β = 0,0008
Δ β rel = [0,01/0,48] + [0,1/28,3] + [0,1/21,2] =
Δ β rel = 0,029
Δ β abs = 0,000023 =23 x 10 ^-6
Δ β = 0,000800±0,000023 = 800±23 x 10^-6
CONCLUSIONES
Este practico experimental nos permitió consolidar los fundamentos teóricos referidos al proceso de dilatación volumétrico que experimentan las sustancias liquidas. Una vez visualizados la variación volumétrica, registramos la variación de la temperatura del líquido, para así realizar cálculos cuantitativos
Como en toda actividad de laboratorio, se requería manipulación del instrumental, registro de la apreciación del los instrumentos y las distintas consideraciones para lograr una mayor eficiencia en los resultados.
BIBLIOGRAFÍAS
Física universitaria Sear-Zemansky Volumen 1 Decimo segunda edición
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