Propiedades volumétricas del agua

 Parte experimental:
GASES (AIRE)

Se pretende estudiar la variación del volumen del aire con la presión; para esto se dispone de un dispositivo que consta de un tubo de vidrio cuyo extremo inferior está cerrado. Introduciendo mercurio por la parte superior el aire queda atrapado bajo la columna de mercurio.
El volumen de are se determina con la altura del menisco inferior de la columna demercurio. La presión a la que está sometido el aire es debido al peso de la columna de mercurio (PHg) más la presión ejercida sobre la propia columna de mercurio, esta presión puede reducirse conectando el extremo superior del tubo de vidrio a una bomba de vacío. Esta bomba lleva incorporado un manómetro que mide la diferencia entre la presión exterior (P0) y la del recinto evacuado.
Elsistema se encuentra sumergido en otro tubo con agua que posteriormente se introduce en un baño termostático lo que permite controlar su temperatura, además se tiene un termómetro de mercurio en contacto con el tubo de vidrio que permite medir la temperatura.

Ley de Boyle
Se determina la altura del menisco inferior de mercurio (h) para varios valores de ΔP a temperatura ambiente (19ºC)
ΔP/mbar
0-100
-200
-300
-400
-500
-550
-600
-650
h/cm
10,5
11,3
12,2
14,6
17,2
20,5
22,6
26
29,6

Ley Charles- Gay Lussac
A continuación se introduce nuestro sistema en un baño de agua con hielo hasta que alcance los 5ºC, entonces se retira el baño termostático y se toman los valores de h para diferentes presiones siguiendo el modelo de la tabla anterior. Posteriormente se espera aque el menisco interior de mercurio aumente 1 mm y cuando lo haga anotamos la temperatura a la que se encuentra nuestro sistema y se toma la medida de h para varios ΔP. Se procede de la misma forma hasta llegar a la temperatura inicial de 19ºC.
Por último introduciremos el sistema en un baño termostático y repetiremos las medidas para las temperaturas de 25, 30 y 34°C. Los datos experimentalesobtenidos en el laboratorio se resumirán en las tabla siguientes:



Para temperaturas menores a 19ºC.

t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm

5
0
9.8

9
0
9,9

10
0
10

13
0
10,1

-200
11,8

-200
12

-200
12,2

-200
12,5

-300
13,7

-300
14

-300
14,1

-300
14,2

-500
19,5

-500
19,5

-50020

-500
20,6

t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm

15
0
10,2

17
0
10,3

18
0
10,4

-200
12,5

-200
12,6

-200
12,6

-300
14,3

-300
14,6

-300
14,7

-500
20,8

-500
20,9

-500
21

Para temperaturas mayores a 19ºC:
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm
t/ºC
ΔP/
mbar
h/cm

25
0
10,6

30
0
10,8

340
11

-200
13,1

-200
13,3

-200
13,6

-300
15

-300
15,3

-300
15,5

-500
21,6

-500
21,8

-500
21,7

AGUA

El dispositivo que vamos a utilizar consta de un matraz de forma cónica con tres conexiones en la parte superior. En la conexión central se coloca un capilar de vidrio de unos 35 cm de longitud y de sección calibrada. El matraz está lleno de agua hasta unasección visible del tubo de vidrio central, la variación de dicho nivel respecto a la temperatura nos permitirá observar los cambios en el volumen del líquido. Una de las conexiones laterales nos permite introducir la sonda de un termómetro y la otra nos permite introducir agua en el matraz y así ajustar el nivel que alcanza en el capilar.
El matraz se encuentra sumergido en un baño que permitemodificar su temperatura.
Cálculo del coeficiente de dilatación térmica y comportamiento anómalo del agua
Se introduce el matraz en un baño de agua hasta los 2,5ºC entonces se retira el baño de hielo y agua, se toma nota de la altura del capilar a 2,5ºC y se espera a que el volumen se modifique en un milímetro, se anota la temperatura a la que se produce esta modificación. Se sigue este...