QUIMICA

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA ISOBÁRICA,
DE COMPRESIBILIDAD ISOTÉRMICA Y
PIEZOTÉRMICO
1.- Objetivo:
Determinación de los coeficientes termodinámicos de un gas (por ejemplo: aire): coeficiente de
expansión térmica isobárica, de compresibilidad isotérmica y piezotérmico.
2.- Principio:
Para determinar el coeficiente de expansión térmica isobárica se calienta el gas manteniendo su
presiónconstante, obteniendo la relación entre el volumen y la temperatura.
El coeficiente de compresibilidad isotérmica se determina a partir de la relación entre la
presión y el volumen en un proceso a temperatura constante.
En la determinación del coeficiente piezotérmico se eleva la temperatura del gas manteniendo
su volumen constante. De esta forma se determina la relación entre la presión y latemperatura.
3.- Materiales:
- Gas de prueba (p.e. aire)
- Un matraz para contener el gas de prueba
- Un manómetro flexible (para variar la altura de referencia)
- Un tubo de goma para conectar el matraz al manómetro
- Un vaso con agua para calentar al baño maría
- Dos termómetros de mercurio
- Un tapón de goma perforado
- Un soporte para calentar por debajo el vaso
- Un calentador(p.e. de gas)
4.- Montaje:
Se realiza el montaje de la figura 1.

Termómetros
Manómetro
Gas
Baño

Calentador
fig. 1. Esquema del montaje

Hay que asegurarse de que no haya fugas de gas en las juntas del matraz, ni en cualquiera de las
entradas a éste. También hay que revisar las posibles fugas en el tubo que conecta el manómetro y el
matraz. En el caso de que pudiera existir alguna, sepuede solucionar usando un poco de silicona.
5.- Procedimiento:
Se echa agua en el vaso que rodea al matraz para conseguir un baño térmico. Se deja que se
atempere el gas y se anotan las temperaturas iniciales que marcan los dos termómetros ( t01 , t0 2 ). A
continuación se iguala la presión del interior del matraz y la atmosférica igualando la altura de las
columnas del manómetro señalandoesta altura ( z0 ).
5.1 Proceso para la determinación del coeficiente de expansión térmica isobárica:
Se calienta lentamente el recipiente de agua, removiendo ésta para conseguir un ascenso
homogéneo de la temperatura del sistema. Al mismo tiempo se va manteniendo la presión del interior
constante igualando las alturas de las columnas del manómetro (esta presión debe permanecer
constantedurante todo el proceso). Se finaliza el proceso cuando el salto de temperatura sea
apreciable, siempre que el manómetro se mantenga dentro de su escala. En este momento se apaga el
calentador y se deja que se atempere el interior del sistema. Se anotan las temperaturas que indican los
termómetros ( t f1 , t f2 ) así como la disminución de la altura en la rama del manómetro conectada al
matraz (∆z1).
5.2 Proceso para la determinación del coeficiente de compresibilidad isotérmica:
Se levanta (o se baja) una de las columnas del manómetro todo lo posible y se anota la
diferencia de alturas entre ambas columnas ( ∆z1) así como la altura que ha disminuido (o aumentado)
la columna que está conectada con el matraz ( ∆z2 ).
5.3 Proceso para la determinación del coeficiente piezotérmico:
Secalienta lentamente el recipiente de agua, removiendo ésta para conseguir un ascenso
homogéneo de la temperatura del sistema. Al mismo tiempo se va manteniendo el volumen del interior
constante levantando una de las columnas del manómetro (este volumen debe permanecer constante
durante todo el proceso). Se finaliza el proceso cuando el salto de temperatura sea apreciable
(alrededor de 10ºC),siempre que el manómetro se mantenga dentro de su escala. En este momento se
apaga el calentador y se deja que se atempere el sistema. Se anotan las temperaturas que indican los
termómetros ( t f1 , t f2 ) así como la diferencia de alturas entre las columnas del manómetro ( ∆z2 ).
6.- Fundamento teórico:
Se definen los coeficientes de los gases, expansión térmica isobárica, compresibilidad...