Propiedades termicas de la materia

PROPIEDADES TERMICAS DE LA MATERIA
COEFICIENTE DE DILATACION VOLUMETRICO DEL AGUA

Objetivo:
* Comprender la interacción de la energía térmica con la materia.
* Determinar algunas características térmicas de los materiales.
* Explicar los fenómenos estudiados a partir de la teoría cinético- molecular de la materia y de las leyes de la termodinámica.

ANTECEDENTES TEORICOSCoeficiente de dilatación
Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente experimenta un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.
Sólidos
Para sólidos, el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el coeficiente de dilatación lineal αL.Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura, como:

Puede ser usada para abreviar este coeficiente, tanto la letra griega alfa como la letra lambda

Gases y líquidos
En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico αV o β, que viene dado por laexpresión:

Para sólidos, también puede medirse la dilatación térmica, aunque resulta menos importante en la mayoría de aplicaciones técnicas. Para la mayoría de sólidos en las situaciones prácticas de interés, el coeficiente de dilatación volumétrico resulta ser más o menos el triple del coeficiente de dilatación lineal:

Algunos valores de coeficientes de expansión volumétrica, que son constantescuando el cambio de temperatura es menor que 100°C



Aplicaciones
El conocimiento del coeficiente de dilatación (lineal) adquiere una gran importancia técnica en muchas áreas del diseño industrial. Un buen ejemplo son los rieles del ferrocarril; estos van soldados unos con otros, por lo que pueden llegar a tener unalongitud de varios centenares de metros. Si la temperatura aumenta mucho la vía férrea se desplazaría por efecto de la dilatación, deformando completamente el trazado. Para evitar esto, se estira el carril artificialmente, tantos centímetros como si fuese una dilatación natural y se corta el sobrante, para volver a soldarlo. A este proceso se le conoce como neutralización de tensiones.
Para ello,cogeremos la temperatura media en la zona y le restaremos la que tengamos en ese momento en el carril; el resultado lo multiplicaremos por el coeficiente de dilatación del acero y por la longitud de la vía a neutralizar.

DESARROLLO EXPERIMENTAL
1. Para determinar el coeficiente de dilatación del volumen del agua se coloca un volumen inicial de 125 ml de agua (Vo) dentro de un matraz atemperatura ambiente (To)
2. El matraz se sella con un tapón de hule en donde se coloca un termómetro y un tubo de vidrio.
3. Esto se realiza de tal forma que el nivel de agua apenas sobresalga unos milímetros encima del tapón.
4. El matraz se coloca en una parrilla eléctrica para permitir que el sistema aumente su temperatura.
5. En el instante en que el agua se empieza a derramar se tomala temperatura fina (T) y la altura h de la columna de agua.
El incremento del volumen del agua corresponde al volumen de la columna, por lo cual, es necesario medir el diámetro interno del tubo de vidrio para determinar el radio (r) del mismo.
Con estos datos se sustituye en:
V = (2) (r) (h)
Con lo cual el coeficiente de dilatación volumétrico del agua es:
= V / Vo T

RESULTADOS:PROPIEDADES TERMICAS DE LA MATERIA
CALOR ESPECÍFICO DE UN LÍQUIDO

Objetivo:
* Comprender la interacción de la energía térmica con la materia.
* Determinar algunas características térmicas de los materiales.
* Explicar los fenómenos estudiados a partir de la teoría cinético- molecular de la materia y de las leyes de la termodinámica.

ANTECEDENTES TEORICOS
El calor específico es...