LABORATORIO DE FISICA II

LABORATORIO DE FISICA II

INTRODUCCIN

La mayora de las cosas se dilatan al calentarse. Los slidos y lquidos varan de tamao solo dbilmente; los gases pueden hacerlo en gran proporcin. Si somos capaces de disear un mtodo de esos cambios con la temperatura, habremos conseguidos otro medio de distinguir entre diferentes tipos de materia.En la vida diaria es probable que no nos percatemos de la dilatacin trmica de los slidos y lquidos, es un efecto tan pequeo que nuestros sentidos no son los bastantes sensibles para detectarla directamente, es por ello que deben utilizarse aparatos muy sensibles para amplificar suficientemente el efecto, con el objeto de que pueda observarse y medirse.

RESUMENEn el presente informe, determinamos el comportamiento de los slidos: cobre, aluminio y bronce; de tal forma para los lquidos, en este caso el agua; a travs de un cambio de temperatura.En primer lugar investigaremos la dilatacin de los slidos con ayuda del termostato y dilatmetro, llegando a medir as el alargamiento del slido y obteniendo el coeficiente de dilatacin o contraccin.Para el segundo montaje, investigamos la dilatacin del agua mediante el uso, principalmente, del picnmetro, lleno de agua, conectado a un tubo de vidrio; observando que debido al aumento de temperatura del medio en el que se encuentra el picnmetro, las lecturas del tubo de vidrio ascienden.

OBJETIVOS

Determinar los coeficientes de expansin lineal de las diferentes varillas usando un dilatmetro. Observar el comportamiento de los slidos y lquidos al cambio de temperatura. Calcular el coeficiente de dilatacin trmica del agua.

MATERIALES Y EQUIPOS 1 termostato de inmersin 1 dilatmetro con reloj calibrador 1 Termmetro 1cubeta de acrlico 2 Tornillos de ajuste 4 abrazaderas 2 mangueras flexibles 1 balanza Varillas de cobre, aluminio y bronce 1 Nuez 1 Vaso de precipitados 1L. 1 Soporte universal 1 Trpode 1 Tubo de vidrio escalado 300 mm 1 picnmetro de 100ml 1 pizeta 1 jeringa

FUNDAMENTO TERICO

Todos los cuerpos se dilatan en mayor o menor medida cuando experimentan un cambio de su temperatura (cambian sus dimensiones geomtricas).La expansin lineal de varios materiales, se determina como una funcin de la temperatura. Un incremento en la temperatura, T, causa que la amplitud vibracional de los tomos en la red cristalina de los slidos incremente. El espaciamiento promedio entre tomos incrementada, as como el volumen total, V (a presin constante, p). Si tenemos una varilla de longitud Lo a una temperatura inicial To, que se somete a un cambio de TemperaturaT, la longitud cambia en unL:L=LTDonde alfa es el coeficiente de expansin lineal

La expansin volumtrica, es una consecuencia de la expansin lineal que sufren las dimensiones lineales. Si tenemos un cubo de lado L, cada lado se expande segn la ecuacin anterior, dando como resultado un aumento de volumenV:V=VT

Donde es el coeficiente de expansin volumtrica.

PROCEDIMIENTOMONTAJE 1: DILATACIN DE SLIDOS 1. Verifique que las conexiones de las mangueras flexibles al termostato sean las correctas, para el adecuado flujo de entrada y salida de agua.

2. Llene la cubeta de acrlico con 4L de agua potable.

3. Verifique que la lectura del dilatmetro empiece en cero.

4. Conecte el termostato a la fuente de alimentacin de 220V.

5. Mida la temperatura inicial de trabajo,T0 y regstrela.

6. Registre en la tabla 1, las lecturas obtenidas en el dilatmetro a intervalos de 5C.

7. Apague el termostato y repita los pasos (2) al (6) para cada varilla.

Tabla 1T (0C)Tamb=2325303540455055606570

Cobre 17121620.525303539.94448

Aluminio1.8511.118243136.541.8475663

Bronce0.91.571319253137.5445056

Tabla 2CobreAluminioBronce

L(mm)T(0C)L(mm)T(0C)L(mm)T(0C)

623.220.62

556.155.55

456.9565

4.556565

4.557565

555.5565

555.356.55

4.955.256.55

4.159565

457565

MONTAJE 2: DILATACION DEL AGUA

1. Determine la masa del picnmetro y su escala, con ayuda de la balanza, pesndolo cuando est vaco: 55.5g2. Llene el picnmetro hasta el borde con agua y calibre la escala del tubo de vidrio a cero con ayuda de la jeringa.3. Determine la nueva masa: 208.1g4. Determine el volumen inicial de agua V0= 25ml5. Sujete el picnmetro y colquelo en el vaso precipitado de manera que quede sumergido el mayor volumen posible. No derramar agua.6. Llene con agua el vaso de precipitados de 1L hasta enrasar el picnmetro y registre la temperatura inicial: 25C.7. Caliente el agua con una llama baja, anote las lecturas del tubo de vidrio y el cambio de volumen en el tubo de vidrio, el dimetro de tubo es 3.8mm8. Registre el cambio de temperatura T con respecto aT0.

EVALUACIN1.- Realice los grficos de los diferentes materiales de la tabla 1: L versus T.Para el cobre:

Para el aluminio:

Para el bronce:

2.- Las grficas son rectas?Las grficas nos indican que no son rectas.

3.- Analice las grficas, y aplicando el mtodo de mnimos cuadrados, determine los coeficientes de dilatacin lineal.Por el mtodo de mnimos cuadrados (regresin lineal).Tememos:

Para el cobre:TLT*LT2

XYXYX2

26124

552525

542025

54.522.525

54.522.525

552525

552525

54.924.525

54.120.525

T= 42

L= 43

T*L= 197

T2=204

Entonces el coeficiente ser:

Para el aluminio:TLT*LT2

XYXYX2

23.26.44

56.130.525

56.934.525

563025

573525

55.527.525

55.326.525

55.22625

594525

T= 42

L= 54.2

T*L= 261.4

T2=204

Entonces el coeficiente ser:

Para el bronce:

TLT*LT2

XYXYX2

20.61.24

55.527.525

563025

563025

563025

563025

56.532.525

56.532.525

563025

T=42 L=49.1 T* L=243.7 T2=204

Entonces el coeficiente ser:

3. Determine el valor de coeficiente de dilatacin para cada una de las varillas, usando la ecuacin (2) y antelos en la siguiente tabla Material(1/C)

Cobre

Aluminio

Bronce

Cobre:

Aluminio:

Bronce:

5) compare los valores de para cada varilla, obtenidos en los puntos (3) y (4) de la evaluacin, Qu puede decir al respecto?

6) Hallar el error experimental porcentual (E%) del para cada varilla.

Cobre:

Aluminio:

Bronce:

BIBLIOGRAFAS: Curso de introduccin a las ciencias fsicas: nivel intermedio, IPS nivel intermedio, editorial Revert SA (pg.45-53)

MANUAL DE LABORATORIO DE FSICA II , 9na Edicin UNMSM 2013.

http://fisica-ondas-ucc.blogspot.com/p/expancion-termica-de-solidos-y-liquidos.html

UNMSM-FQIQ 11