Practica determinacion del coeficiente de dilatacion

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DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DILATACIÓN DE LÍQUIDOS


INTRODUCCIÓN

La dependencia del volumen de un sólido o líquido con la temperatura a presión constante puede expresarse por la ecuación:
V=V0 (1+αT)…(1)
Donde T es la temperatura en grados Celsius, V0 es el volumen del sólido o líquido a 0 ºC y α es el coeficiente de expansión térmica. Cualquier sustancia particular tiene valoresdiferentes de α en el estado sólido o líquido: el valor de α es constante en intervalos de limitados de temperatura. Los datos pueden presentar mayor precisión en un amplio intervalo de temperatura, para ello es necesario emplear una ecuación con mayores potencias de T:
V=1+aT+bT2+……(2)
Donde a y b son constantes. Para sólidos y gases, α es siempre positivo, mientras que para líquidos α esmayormente positivo. Hay algunos líquidos para los cuales α tiene un volúmen negativo en un intervalo pequeño de temperatura. Por ejemplo, entre 0 y 4 ºC, el agua tiene un valor negativo de α. En este pequeño intervalo de temperatura, el volúmen específico del agua disminuye al aumentar la temperatura.
En la ecuación 1, V0 es una función de la presión. Se ha encontrado por experimentación que larelación entre volumen y presión está dada por:
V=V001-κρ-1…(3)
Donde V00 es el volumen a 0°C bajo una atmosfera de presión, ρ es la presión en atmosferas, y κ, el coeficiente de compresibilidad, el cual es constante para una sustancia determinada en intervalos de presión bastante amplios. El valor de κ es diferente para cada sustancia y para las fases líquida y sólida de esa sustancia.
De acuerdacon la ecuación 3, el volumen de un sólido o líquido disminuye linealmente con la presión. Este comportamiento esta en abierto contraste con el comportamiento de los gases, en los cuales el volumen es inversamente proporcional a la presión. Además, los valores de κ para sólidos y líquidos son sumamente pequeños, del orden de 10-6 a 10-5 atm-1.
Si tomamos κ=10-5 κ entonces para una presión de dosatmosferas el volumen de la fase condensada es, según la ecuación 3, V=V001-10-51. La disminución de volúmen al pasar de 1 atm a 2 atm es de 0.001%. Si se sometiera al mismo cambio de presión, el volumen se disminuiría a la mitad. Como solo se producen cambios despreciables al volúmen de un sólido o líquido al ser sometidos a cambios moderados de presión, en una primera aproximación esconveniente considerarlos como in compresibles ( κ=0).
A los coeficientes α y κ suelen dárseles definiciones más generales que las presentadas por las ecuaciones 1 y 3. Las definiciones más generales son:
α=1V (∂y∂x)p, κ=-1V(∂y∂x)T.... (4)
Según la ecuación 4, α es el aumento relativo (∂y∂x) en volumen por unidad de aumento de temperatura a presión constante. Análogamente, κ es la disminuciónrelativa en volúmen por unidad de presión a temperatura constante.
Si el incremento de temperatura es pequeño, la definición general de α da el resultado de la ecuación 1. Reordenando la ecuación tenemos:
α= 1 V ∂V∂T…5
Valores de coeficientes de dilatación α. Burbano de Ercilla, Gracia 2003.
* Acetona 1.43x10-3 °C-1
* Benceno 1.21x10-3 °C-1

OBJETIVO

Calcular experimentalmente elcoeficiente de dilatación (α) para Acetona y Benceno líquidos y observar la variación de su volúmen al incrementar o disminuir la temperatura.

MATERIALES, SUSTANCIAS Y MÉTODO
1. Montar el dispositivo para medir la dilatación de líquidos (figura 1), el cual consta de 1 dilatómetro, 1 termómetro (-20 a 120 ºC), 2 pinzas de tres dedos, un soporte universal, un agitador magnético, una barramagnética, 1 vaso Berzeliuz de 500ml.
Termómetro
Pinza de tres dedos
Vaso Berzeliuz
Dilatómetro

Barra magnética

Soporte universal
Agitador magnético

Figura 1. Dispositivo para el cálculo del coeficiente de dilatación en líquidos.
2 Vasos de precipitados de 100 ml
Benceno, Acetona
Máquina de hielo
2. Una vez montado el dispositivo, agregar agua al vaso Berzeliuz, comenzar la...
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