Fisicoquimica I

MANEJO DE INFORMACIÓN EXPERIMENTAL

Fecha de realización: 19/08/12 Fecha de entrega: 02/09/12

Objetivo general: retomar las competencias necesarias para el trabajo en el laboratorio, pera el refuerzo de métodos y conocimientos necesarios para el trabajo en este, calibrar un termómetro basado en el principio de expansión de columna capilar empleando líquidos termométricos noconvencionales.

Objetivos específicos: Adquirir destrezas en el manejo de materiales de laboratorio y operaciones básicas como la densimetría y el pesaje de precisión.

Determinar el coeficiente de expansión térmica para soluciones de cloruro de sodio a distintas concentraciones molales sometido a diferentes temperaturas.

Adquirir destrezas en el manejo de información gráfica así como en el trabajoestadístico.

Determinar la sensibilidad de un termómetro hipotético a partir del coeficiente de expansión térmica del agua.

Ecuaciones de trabajo


(1)
Ecuación de densidad en donde m es la masa del objeto a estudiar y v es el volumen respectivo. La relación entre estos expresa la distribución de la masa en el volumen.
(2)
Donde la temperatura está expresada en Kelvin, y el factor1/v permite expresar como una propiedad intensiva.

(3)
Donde es el volumen del bulbo que contiene el termómetro, es un coeficiente de dilatación térmica aparente promedio para el rango de temperatura de operación escogido y que resulta de la combinación de los efectos de dilatación del líquido y corresponde al coeficiente de expansión del vidrio del bulbo.
Si el diámetro del capilar esd, la sensibilidad del termómetro se expresa matemáticamente como:

(4)


Datos experimentales

Se trabajó con NaCl diluido a concentraciones 0.001m, 0.005m 0.01m, 0.05m, 0.1m, 0.5m, 1m y 2m, cada una de estas concentraciones fueron sometidas a temperaturas de 290.15K, 298.15K, 303.15K y 313.15K

Temperatura (K)
Densidad agua (g/ml)
290,15
0,9988
298,15
0,9971
303,15
0,9957313,15
0,9922

Tabla N. 1 Relación entre temperatura y densidad del agua. (5)

Masa instrumento lleno
90,035 g
Densidad agua (20,2 °C)
0,998234 g/ml
Volumen bulbo
1,313 ml
Volumen instrumento
1,661 ml
Volumen capilar
0,337 ml
Altura del capilar
19,2 cm
Radio del capilar
0,0749 cm
Diámetro del capilar
0,15 cm
Sensibilidad del termómetro
0,0151 ml/(K*cm^2)

Tabla N.2 Datosobtenidos a partir de la práctica de la sensibilidad del termómetro.

Resultados:



Tabla N. 3 Densidades de soluciones de NaCl a distintas concentraciones molal, sometidas a diferentes temperaturas.

Tabla N. 4 Volumen específico de soluciones acuosas de NaCl a distintas concentraciones molal, sometidas a diferentes temperaturas.






Tabla N.5 Logaritmo natural del volumenespecífico para cada uno de los datos.


Tabla N. 6 Coeficiente de expansión cúbica de soluciones acuosas de NaCl a distintas concentraciones molal frente a diferentes temperaturas.



Gráfica N.1 y 2. Variación del logaritmo natural como función de la temperatura para soluciones acuosas de cloruro de sodio a varias temperaturas.
Gráfica N.3. Variación de la densidad como función de la temperaturapara dichas soluciones.
Gráfica N.4 Variación del logaritmo natural como función de la temperatura para soluciones acuosas de cloruro de sodio a varias temperaturas.

Análisis de resultados

La práctica consistía en encontrar el coeficiente de expansión cúbica para varias soluciones acuosas de cloruro de sodio sometidas a las temperaturas ya mencionadas, sin embargo, se puede establecer eintentar dar una explicación de otras variables que están implícitas en el proceso para determinar nuestro objetivo. Como segundo aspecto se quería construir un termómetro basándose en la propiedad que representa éste coeficiente de expansión. Al observar la gráfica N. 3, se puede apreciar que a medida que la temperatura aumenta, disminuye la densidad, lo cual indica una relación inversamente...