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Dilatacion lineal (5)
 

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GUIA DE LABORATORIO DE FISICA

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    Dilatacion lineal (5) Dilatacion lineal (5) Document Transcript

    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS GENIE UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO IN FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E Experiencia Nº 5: D “DILATACIÓN LINEAL EN R LÍQUIDOS” IA FACULTADFecha: 8 de Mayo del 2012 QUIMICAProfesor: Lic. César Cabrera AristaCurso: Física IIIntegrantes: Copaja Hernández Luz Zenaida Dueñas Granados Karina Elizabeth Moreno Balsa Jacqueline Lizeth Tanohuye Tanohuye Takeshi Pablo OLPCiclo: 2012 A 2012 UN AC - 1966
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSDILATACIÓN LINEAL EN LIQUIDÓSINTRODUCCIÓNEl cambio de temperatura en un cuerpo induce un cambio en su volumen. Loscuerpos se dilatan o contraen dependiendo del signo del cambio detemperatura.En el laboratorio se utilizarán termómetros con diversos líquidos para medir ladilatación 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 dilataciónlineal (α) y está relacionado con ΔL y ΔT mediante la relación:Donde corresponde a la longitud de referencia, respecto de la cual se midenlos 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
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    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSMARCO 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?
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSLíquido 01 (Mercurio) TABLA Nº1 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 22. 29.58 35.60 41.16 47.30 53.38 59.93 66.24 72.03 8 1 5 2 9 2 3 6 7Líquido 02 (Liquido orgánico rojo) TABLA Nº2 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 2 29.90 36.66 43.81 50.09 56.33 62.25 69.14 75.83 4 6 0 5 3 9 5 6 1
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSCUESTIONARIO 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 matemáticaLíquido 01 (Mercurio)
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSLíquido 02 (Liquido orgánico rojo)
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS2. Realice un ajuste por mínimos cuadrados a la grafica de la pregunta 1 ydetermine el valor de la pendiente y el intercepto con el eje vertical de cadagráfica ¿Qué significado físico tiene la pendiente y el intercepto?Líquido 01 (Mercurio) 2080.039 ∑ ∑ 36 ∑ 428.055 ∑ 204 ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑Líquido 02 (Liquido orgánico rojo) ∑ 2180.938 ∑ 36 ∑ 448.045 ∑ 204 ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS3. 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)
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS 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:
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS5. Presente una tabla de los coeficientes térmicos de dilatación lineal y devolumen de los líquidos más conocidos.
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS6. Demuestre la validez aproximada de la relación entre los coeficientestérmicos de expansión de volumen y de expansión linealLas dilataciones térmicas finales lineales, superficiales y volumétricas vienendadas respectivamente por:Lf = Lo (1 + α ∆T)Vf = Vo (1 + γ ∆T)donde:Lf y Vf = Longitud, superficie y volumen finalesLo y Vo = Longitud, superficie y volumen inicialesα , γ = coeficientes de dilatación lineal y volumétrico∆T = variación de temperaturaSe trata de demostrar que la relación entre sus respectivos coeficientes dedilatación es:Sean Lox, Loy las longitudes iniciales de los lados de una superficie y Lfx, Lfylas longitudes finales de esos mismos lados. Se cumple el volumen final:Vf = Lfx Lfy LfzComo:Lfx = Lox (1 + α ∆T)Lfy = Loy (1 + α ∆T)Lfz = Loz (1 + α ∆T)Remplazando:Vf = Lox (1 + α ∆T) Loy (1 + α ∆T) Loz (1 + α ∆T) = Lox Loy Loz (1 + α ∆T)³pero Lox Loy Loz = Vo (el volumen inicial), luego:Vf = Vo (1 + α ∆T)³ = Vo (1 + 3α ∆T + 3α² ∆T² + α³ ∆T³)Finalmente, los términos 3α² ∆T² + α³ ∆T³ se desprecian por ser muy pequeñosy nos queda:Vf = Vo (1 + 3α ∆T)Que comparándola con:Vf = Vo (1 + γ ∆T)nos permite hacer la aproximación de: γ ≈ 3α
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOS7.- ¿Cuáles han sido sus fuentes de error en esta experiencia?  La medición del bulbo no fue precisa  Las marcaciones (hechas con plumón) en el termómetro se cambiaban constantemente debido a que se despintaban cuando se colocaba en el líquido.8. Escriba sus conclusiones y recomendaciones. Recomendaciones:  No colgar directamente el termómetro del sensor debido a que este último se puede malograr.  Tener cuidado de no rozar con la cocina cuando está prendida.  Evitar que el Xplorer y su sensor (incluyendo los cables) rocen con la cocina prendida.  No conectar ni maniobrar ningún equipo si los conocimientos técnicos no están claros, antes consultar al profesor.  Usar solo el equipo asignado, ya que el estudiante es el único responsable del mismo. Conclusiones:  El error en la medición con el mercurio fue extremadamente grande debido posiblemente a errores en las mediciones como se explicó en la pregunta nº 7  Las gráficas han cumplido con las expectativas, una ecuación lineal era lo que se esperaba.  El líquido rojo que se dio para analizar, resultó ser etanol.
    • LABORATORIO DE FISICA II: DILATACION LINEAL EN LÍQUIDOSBIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA  ZEMANSKY, MARK W.- CALOR Y TERMODINÁMICA. EDIT. AGUILAR S.A 1979  SEARS, FRANCIS W.- TERMODINÁMICA. EDITORIAL REVERTÉ, S.A. 1969  WILSON, JERRY D.- PHYSICS. EDIT.HEAT. SEGUNDA EDICIÓN, 1983  RESNICK Y HALLIDAY.- FISICA ,EDITORIAL CECSA, PARTE I, 1990