184358329 informe-de-dilatacion-termica-de-solidos-y-liquidos

“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad
Alimentaria”
INFORME DE LABORATORIO N°7
INTEGRANTES:
 Portilla Barboza Manuel Enrique 12170128
 Leon Ticona Jesus Alberto 11170127
 Santillan Ramos Jhampol 12170137

TURNO: Miércoles 12 - 2 pm
EXPERIENCIA N°7: DILATACION TERMICA DE SOLIDOS Y LIQUIDOS

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TABLA DE CONTENIDO
1. OBJETIVOS .............................................................................................
3. FUNDAMENTO TEORICO ....................................................................
4. PROCEDIMIENTO .................................................................................
MONTAJE 1– DILATACION DE SOLIDOS.............................................................................................................
MONTAJE 2– DILATACION DELAGUA.................................................................................................................
5. EVALUACION .........................................................................................
6. APLICACIONES…………………………………………………………………………
7. CONCLUSIONES:....................................................................................
8. RECOMENDACIONES............................................................................
9. BIBLIOGRAFIA:.......................................................................................

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1. OBJETIVOS
I. Determinar los coeficientes de expansión lineal de diferentes varillas metálicas
usando un dilatómetro..
II. Observar el comportamiento de los fluidos al cambio de temperatura
III. Calcular el coeficiente de dilatación térmica del agua
.

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2. MATERIALES Y EQUIPOS DESCRIPCIÓN
1 Termostato de inmersion
Equipo diseñado para atemperar líquidos, bien en
cubetas de diferentes tipos con una profundidad
mínima de 150mm ó para termostatar, en circuito
cerrado. Posee un sistema de fijación para
diferentestiposde cubetas.Control de temperatura
mediante termostatodigital. Posibilidad de acoplar
a la bomba una salida para circulación externa.
1 Dilatometro con reloj
calibrador Éste es un instrumento que sirve para medir el
alargamiento que experimenta un cuerpo al
incrementar la temperatura. La medición ayuda a
encontrarel coeficientede contracción o dilatación
de un material en particular, a diferentes
temperaturas.
1 Termometro Generalmente se utiliza para medir las temperaturas del
material seleccionado.Termómetros los hay de muchos
tipos,pero quizás lo más habituales sean o hayan sido los
que contienen un líquido en su interior que se dilata o
contrae con los cambios de temperatura. Este líquido
puede ser mercurio, alcohol coloreado, etc.
1 Cubeta de acrilico
Sirve de recipiente de líquidos en el
experimento sirvió para atemperar el agua con
ayuda del termostato de inmersión es capaz de
soportar altas temperaturas-
4 Abrazaderas Es un frasco con un cierre sellado de vidrio que
dispone de un tapón provisto de un
finísimo capilar, de tal manera que puede
obtenerse un volumen con gran precisión. Esto
permite medir la densidad de un fluido, en
referencia a la de un fluido de densidad
conocida como el agua o el mercurio.
2 Mangueras flexibles Es un instrumento de medición que sirve
para determinar la densidad relativa de los
líquidos sin necesidad de calcular antes
su masa y volumen. Normalmente, está son
Son aquellos que sirven para ajustar con más
firmeza las abrazadas y hacer tener un buen

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2 Tornillos de ajuste montaje para un determinado experimento
Agua potable Se denomina agua potable o agua para
consumo humano, al agua que puede ser
consumida sin restricción debido a que, gracias
a un proceso de purificación, no representa un
riesgo para la salud.
Tiene una densidad aproximada de 0.99 g/ml
2 Abrazaderas
Una abrazadera para tubo esuna piezade metal u
otro material que sirve paraasegurartuberíaso
conductosde cualquiertipo,yaseanendisposición
vertical,horizontal osuspendidas,enunapared,
guía, techoo cualquierotrabase.
1 Balanza de tres barras
Instrumento utilizado para medir la masa con
exactitud y precisión , posee un error de lectura
mínima de (1/20 g)
Varillas de cobre
aluminio,bronce Materiales que sufrirán dilataciones en sus
dimensiones a medida que va aumentando la
temperatura
1 Vasoprecipitado de 1L
Un vaso de precipitados o vaso de precipitado es
un recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza
muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo,
para preparar o calentar sustancias y
traspasar líquidos.
1 Soporte universal
El soporte universal es una herramienta que se
utilizaenlaboratoriospararealizarmontajesconlos
materiales presentes en el laboratorio y obtener
sistemas de mediciones o de diversas funciones.

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1 Nuez
Una pieza metálica de equipamiento de
laboratorio que sirve para sujetar las pinzas de
laboratorio al soporte universal
1Tripode Es un equipode tres patas, generalmente se utiliza
como apoyo de losequiposde laboratoriode algún
tipo. También se utiza como apoyo en el
calentamiento de las sustancias con el mechero de
Bussen.En este caso para calentamiento se utiliza
una rejilla resistente al calor.
1Rejilla La rejilla o malla metálica es la encargada
de distribuir la temperatura de manera uniforme,
evitando que el instrumental de vidrio entre en
contacto directo con la llama de mechero
y evitandoque se quiebrenlosrecipientesde vidrio
por los cambios bruscos de temperatura
1 Picnómetro Es un frasco con un cierre sellado de vidrio que
dispone de un tapón provisto de un
finísimo capilar, de tal manera que puede
obtenerse un volumen con gran precisión. Esto
permite medir la densidad de un fluido, en
referencia a la de un fluido de densidad
conocida como el agua o el mercurio.
1 Tubo de vidrio
escalado(300mm) Se utilizamayormente comorecipiente de líquidosy
sólidos, con los cuales se realiza mezclas o se les
somete a variaciones de temperatura u otras
prueba
1 Pizeta
La Pizetaesunrecipiente cilindricoselladocon tapa
rosca, el cual posee una manguera pequeña con
una abertura, capaz de entregar agua o cualquier
líquidoque se encuentre contenido en la pizeta. en
pequeñas cantidades (en forma de chorro)
1 Jeringa
Instrumentoque sirve paraaspiraro impelerciertos
líquidos o materias blandas, mediante el vacío que
crea un émbolo introducido a presión en un tubo

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3. FUNDAMENTO TEORICO
Los cambiosde temperaturaafectanel tamaño de los cuerpos, pues la mayoría de ellos se
dilatan al calentarse y se contraen si se enfrían. Los gases se dilatan mucho más que los
líquidos, y éstos más que los sólidos.
En losgasesy líquidoslaspartículaschocan unas contra otras en forma continua, pero si se
calientan, chocarán violentamente rebotando a mayores distancias y provocarán la
dilatación.Enlossólidoslaspartículas vibran alrededor de posiciones fijas; sin embargo al
calentarse aumentan su movimiento y se alejan de sus centros de vibración dando como
resultadoladilatación.Porel contrario,al bajar la temperatura las partículas vibran menos
y el sólido se contrae.
DILATACIÓN DE SÓLIDOS
Una barra de cualquier metal al ser calentada sufre un aumento en sus tres dimensiones:
largo,ancho y alto, por lo que su dilatación es cúbica. Sin embargo en los cuerpos sólidos,
como alambres, varillas o barras, lo más importante es el aumento de longitud que
experimentan al elevarse la temperatura, es decir, su dilatación lineal.
Para un sólidoenformade barra, el coeficiente de dilatación lineal (cambio porcentual de
longitud para un determinado aumento de la temperatura) puede encontrarse en las
correspondientes tablas. Por ejemplo, el coeficiente de dilatación lineal del acero es de
12 × 10-6
K-1
. Esto significa que una barra de acero se dilata en 12 millonésimas partes por
cada kelvin (1 kelvin, o 1 K, es igual a 1 grado Celsius, o 1 ºC). Si se calienta un grado una
barra de acero de 1 m, se dilatará 0,012 mm. Esto puede parecer muy poco, pero el efecto
es proporcional, con lo que una viga de acero de 10 m calentada 20 grados se dilata
2,4 mm, una cantidadque debe tenerse encuentaeningeniería. También se puede hablar
de coeficiente de dilatación superficial de un sólido, cuando dos de sus dimensiones son
mucho mayores que la tercera, y de coeficiente de dilatación cúbica, cuando no hay una
dimensión que predomine sobre las demás.

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DILATACIÓN DE LÍQUIDOS
Para loslíquidos,el coeficiente de dilatacióncúbica(cambioporcentualde volumenparaun
determinado aumento de la temperatura) también puede encontrarse en tablas y se
pueden hacer cálculos similares. Los termómetros comunes utilizan la dilatación de un
líquido —por ejemplo, mercurio o alcohol— en un tubo muy fino (capilar) calibrado para
medir el cambio de temperatura.
DILATACIÓN LINEAL
Es el incremento de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia, con un
largo inicial de un metro, cuando su temperatura se eleva un grado Celsius. Por ejemplo:
una varilla de aluminio de un metro de longitud aumenta 0.00000224 metros 22.4 x 10-6
m) al elevarsutemperaturaungrado centígrado. A este incrementose le llama coeficiente
de dilatación lineal y se representa con la letra griega alfa (α).
Para pequeñas variaciones de temperatura, se producirán pequeñas variaciones de
longitudesyvolúmenes.Paracuantificar este efecto se definen: Coeficiente promedio de
expansión lineal:
Donde es la longitud inicial.
Algunos coeficientes de dilatación lineal de diferentes sustancias se dan en el cuadro
siguiente:
Dilatación volumétricay coeficiente de dilataciónvolumétrica
Dilatación cúbica.- Implica el aumento en las dimensiones de un cuerpo: ancho, largo y
alto, lo que significa un incremento de volumen, por lo cual también se conoce como
dilatación volumétrica.
Coeficiente de dilatación cúbica.- Es el incremento de volumen que experimenta un
cuerpo de determinada sustancia, de volumen igual a la unidad, Al elevar su temperatura
un grado Celsius. Este coeficiente se representa con la letra griega beta (β).
Por logeneral,el coeficiente de dilatacióncúbicase empleapara los líquidos. Sin embargo,
si se conoce el coeficiente de dilatación lineal de un sólido, su coeficiente de dilatación
cúbica será tres veces mayor: β = 3 α.
Dada una presión constante B se calcula así:
= (1/V0)(V/T)P

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4. EVALUACIÓN
7. Grafique en papel milimetrado la variación del agua (ΔL) vs. variación de la Temperatura (ΔT).
Se adjunta en el informe.
8. Grafique en papel milimetrado la variación del agua (ΔV) vs. variación de la Temperatura (ΔT).
Se adjunta en el informe.
9. Aplicando el método de mínimos cuadrados, halle la tendencia de la gráfica. Determine los
coeficientes de dilatación lineal y volumétrica del agua (Pegue aquí su gráfica, incluyendo los
mínimos cuadrados).
𝒏 𝑻(°𝑪) 𝒙 𝒊 = ∆𝑻𝒊 𝒚𝒊 = ∆𝑽 𝒊 𝒍𝒐𝒈 𝒙 𝒊 𝒍𝒐𝒈 𝒚𝒊 𝒍𝒐𝒈 𝒙 𝒊. 𝒍𝒐𝒈 𝒚𝒊 ( 𝒍𝒐𝒈 𝒙 𝒊) 𝟐
1 25 3 0.1134 0.4771 -0.9454 -0.4510 0.2276
2 30 8 0.3742 0.9031 -0.4268 -0.3855 0.8156
3 35 15 0.4990 1.1761 -0.3019 -0.3551 1.3832
4 40 18 0.6464 1.2553 -0.1895 -0.2379 1.5757
5 45 23 0.7598 1.3617 -0.1193 -0.1624 1.8543
6 50 28 0.9753 1.4472 -0.0109 -0.0157 2.0943
7 55 33 1.2702 1.5185 0.1039 0.1577 2.3059
8 60 38 1.3836 1.5798 0.1410 0.2228 2.4957
9 65 43 1.5197 1.6335 0.1817 0.2969 2.6682
10 70 48 1.6671 1.6812 0.2220 0.3732 2.8266
Σ 13.0335 -1.3451 -0.5571 18.2471
𝑚 =
𝑛 ∑ (𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖. 𝑙𝑜𝑔 𝑦𝑖)− ∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖).∑ (𝑙𝑜𝑔 𝑦𝑖)
𝑛 ∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥 𝑖)2 − (∑ 𝑙𝑜𝑔 𝑥 𝑖)2
𝑚 =
10(−0.5571) − (13.0335)(−1.3451)
10(18.2471) − (13.0335)2 = 0.9493
𝑏 =
∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥 𝑖)2 ∑(𝑙𝑜𝑔 𝑦𝑖) −∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖)∑(𝑙𝑜𝑔𝑥 𝑖. 𝑙𝑜𝑔 𝑦𝑖)
𝑛 ∑(𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖)2 − (∑ 𝑙𝑜𝑔 𝑥𝑖)2
𝑏 =
(18.2471)(−1.3451) − (13.0335)(−0.5571)
10(18.2471) − (13.0335)2 = −1.3718
𝒚 = 𝟎. 𝟗𝟒𝟗𝟑𝒙 − 𝟏. 𝟑𝟕𝟏𝟖

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𝑽 𝟎 = 𝟑𝟗𝟑 𝒎𝒍 𝑻 𝟎 = 𝟐𝟐°𝑪
𝑻(°𝑪) 𝜟𝑳(𝒎𝒎) 𝜟𝑻(°𝑪) 𝜟𝑽(𝒎𝒍) 𝜷 𝜶
25 10 3 0.1134 0.9619 0.3333
30 33 8 0.3742 1.1904 0.4125
35 44 15 0.4990 0.8465 0.2933
40 57 18 0.6464 0.9138 0.3167
45 67 23 0.7598 0.8406 0.2913
50 86 28 0.9753 0.8863 0.3071
55 112 33 1.2702 0.9794 0.3394
60 122 38 1.3836 0.9265 0.3211
65 134 43 1.5197 0.8993 0.3116
70 147 48 1.6671 0.8837 0.3063
10. Calcule el coeficiente de dilatación volumétrica del agua a la temperatura inicial T0 con los valores
correspondientes a 30°C:
𝛽 = (
∆𝑉
∆𝑇
) (
1
𝑉0
) = (
0.3742
8
)(
1
0.0393
) = 1.1904
11. Calcule el coeficientede dilataciónvolumétricadel agua a 50°C. Utilice los valores medidos con 50°C
y 60°C. (Atención: ¿Cuál es ahora V0?):
𝛽 = (
∆𝑉
∆𝑇
) (
1
𝑉0
) = ( )( ) =
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
1.4000
1.6000
1.8000
0 10 20 30 40 50 60
ΔV
ΔT
ΔV vs ΔT

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12. Justificarsi esposible usarel tubode vidrioconescalaenmm, comouna medidadirectadel volumen
dilatado en mL.
Si el volumenparacada 10 mmes 1 𝑐𝑚3 se podría establecercomounamedidadirecta del volumen
dilatado en 𝑚𝐿.
A partir de que el radio del tubo de vidrio tiene el valor de 3.8 mm, se tiene que el volumen para
cada 10 milímetros es:
𝑉 = 𝜋𝑥(3.8 𝑚𝑚)2 𝑥10 𝑚𝑚 = 450.3633 𝑚𝑚3 = 0.454 𝑐𝑚3 = 0.454 𝑚𝐿
Por lo tanto, el volumen para cada 10 mm (1cm)será de 0.454 𝑚𝐿.
Para que el volumen por cada 10 mm sea 1 mL el radio del tubo de vidrio tendría que ser:
𝑉′ = 𝜋𝑥𝑟2 𝑥10 𝑚𝑚 = 1000 𝑚𝑚3 → 𝑟 = 5.624 𝑚𝑚.
13. Identifique y explique a qué se deben los errores cometidos en este experimento.
Se debieronal notenerencuentalas siguientesrecomendaciones:
 Utilice tubosde vidrioslosuficientementelargosparaque puedarealizarel experimento completo y
no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.
 Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que estas afectarán el
experimento.
 Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la formación de hollín en el vaso precipitado.
Y además:
 Mala medida del 𝑉0.
 Presencia de burbujas en el tubo de vidrio.
5. APLICACIONES
La dilatacióntérmicapuede aprovecharse. El aluminio, por ejemplo, se dilata dos veces más que el
hierro. Si soldamos en una barra dos tiras paralelas de estos metales y la calentamos, la mayor
dilatación del aluminio hará que la barra se doble hacia un lado; y si la enfriamos ocurrirá
exactamente al contrario. Habremos fabricado así un termómetro que puede señalarnos las
temperaturas y, en ciertos casos, un termostato, como muestra la ilustración.
La dilatacióntieneaplicacionesindustriales.El cilindrodebeajustarperfectamenteensucamisa.
Para colocarlose lo enfríaenoxígenolíquido;se locolocamientrasestácontraído,y al dilatarse y
recuperarla temperaturaambientequedafirmementesujetoensulugar.

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Existenasímuchosdisyuntores,que cortanlacorriente eléctrica,oaparatosque desencadenanalgún
otro proceso,cuandolatemperaturallegaaun puntocrítico.
MEDIDA DE LA DILATACIÓN
En la figurase ilustrael aparato que se utilizapara determinarladilataciónlineal.Enesenciaconsiste
encalentaruna barra de longitudconocidahastaunatemperaturadeterminadaymedircuántose ha
dilatado.Ladilataciónsuperficial seráel doblede lalineal yladilataciónenvolumenel triplede ésta.
La razónes muysencilla:si el cuerpotiene longituduno,yllamamosala dilatación “d",lalongitud
dilatadaserál + d; lasuperficie unavezdilatadaserá 1 + 2d + d², perod² estan pequeñoque nose
tiene encuenta;ylo mismoocurrirápara el volumen,cuyafórmulaes l+3d+3d²+d3
, puestoque los
dos últimostérminossontanpequeñosque tampocose lostiene.encuenta.Conviene recordaresta
eliminaciónde cantidadesinapreciablesparamuchasotrasaplicaciones,comoel cálculode errores.

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• En lascarreterasde hormigónoenlos embaldosadosde grantamañose ven,a intervalosregulares
líneasde material asfáltícodestinadasaabsorberlasdilatacionesproducidasporel calor;de otro
modola construcciónsaltaría enpedazosenlosdías de mucho sol.
• El vidriocomúnesun mal conductordel calory se dilataapreciablemente;si echamosagua
hirviendoenunvasogrueso,laparte interiorse calientayexpande,mientraslaparte exteriorqueda
fría y encogida,de modoque el recipientese rompe.Si previamente,colocamosunacucharillacapaz
de absorberel calor, neutralizaremosenparte labrusquedaddel ataque y,posiblemente,salvaremos
el vaso.
• El vidriopirex se usapara cambiosbruscosde tempetatura,simplemente porque sucoeficiente (le
dilataciónesmuybajoy se libraasí del peligrode ruptura.
• Los líquidosse dilatanmasque lossólidos:el mercuriosubeenel termómetroporque se dilatamás
que el recipiente de vidrioque locontiene.•Los gases,cuyasmoléculassonmáslibres,tiendena
dilatarse másque loslíquidos.
• Cuandose necesitaunirvidrioconmetal,comoenlostubosde vacío, se usael kovar que,además
de hierro,contiene 29% de níquel y17 % de cobaltoy su dilataciónesidénticaaladel vidrio.
• La aleacióninvar,que ademásdel hierrocontiene 36% de níquel y 0,15 % de carbono,es
prácticamente insensiblealoscambiosde temperatura;se laempleaentrabajosde geodesia,en
‘péndulosde compensación,enrelojesde granprecisión,enpatronesde longitud yenmuchos
instrumentosde medida.
• Hay una serie llamadani-span que contiene níquelytitanio.Unade ellasse dilatamuypoco,como
el invar;otra variedadse dilatamuchísimo;yla terceramantiene sumódulode elasticidad(essabido
que el calor afectamuchola resistenciade losmetales) yse lausa,por lo tanto,enresortespara

Página 14
instrumentosde precisión.•Losproyectilesteledirigidos,que empleanmaterialesde cerámicas,
usan tambiénlaaleaciónkovar.
• La corriente eléctricacalientaloscablesolosconductoresporque loselectroneschocancontralas
moléculas,lasagitanyla temperaturanoesmás que el grado de actividadde dichasmoléculas.
• Para transportargrandescantidadesde electricidaddesdelascentralesse usaaltovoltaje conel fin
de bajar la intensidad,porque eslacantidadde electroneslaque provocael mayorcalor y no el
voltaje que se aplica.OLa friccióncalientaporque tiendeadesplazarlaspartículasque rozan y éstas
reaccionanvibrando.‘@Los camposmagnéticososcilantesque cambianmilesomillonesde veces
por segundode orientación,provocancambiosenladirecciónde lasórbitasde losátomosy
concluyenprovocandounaagitacióninternaque se manifiestaporunamayor temperatura.
El período de oscilación de un péndulo varía con su longitud; entonces se procura que ésta sea
invariable utilizando materiales cuyas respectivas dilataciones se contrapesan. En la ilustración el
equilibriose obtiene así:el cinc,que proporcionalmente se expande más, es más corto que la borro
de modero,menosvariable.Endefinitivo,losdosdilataciones opuestos se anulan y la oscilación del
péndulo es uniforme, o pesar de los cambios de temperatura o que puedo estor expuesto.

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6. CONCLUSIONES
 La dilataciónde losgasesestáenproporcióndirecta a la temperatura, a esta dilatación se le
conoce como térmica.
 La energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia
debido a una transferencia de calor.
 De las experiencias anteriores, podemos concluir que para presiones bajas, constantes, la
variacióndel coeficientede dilataciónvolumétrica(paralamayoría de gases),escasi siempre
la misma.Estaafirmacióndependeráobviamentede lascondicionesiniciales,ylasdel medio
en donde se realice el experimento.
 El volumen dilatado o el volumen incrementado es directamente proporcional al volumen
inicial y a la variación de la temperatura.
 Utilizar el termómetro digital para que la temperatura del agua sea más uniforme y
obtengamos un dato más certero.
 No perder la atención hacia la dilatación del aire para poder obtener la medida en el
momento preciso que el agua alcance la temperatura deseada.
7. RECOMENDACIONES
 Antes de colocar el vaso de precipitados o el matraz al fuego. Cuide que la superficie
exterior esté seca.
 Cuando el vaso de precipitados esté caliente, cójalo con una protección por el borde
superior.
 Utilice tubos de vidrios lo suficientemente largos para que pueda realizar el
experimento completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.
 Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que estas
afectarán el experimento. Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la
formación de hollín en el vaso precipitado.
 Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la formación de hollín en el vaso
precipitado

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8. BIBLIOGRAFIA
 HEWITT, P.G. (2004) Física conceptual. Pearson Educación. México.
 TOMASI, W. (2003) Sistemas de Comunicaciones Eléctricas. Pearson Educación.
México.
 DOUGLAS, G. (2002) Física: Principios con Aplicaciones.
 Serway. Física. Editorial McGraw-Hill (1992). Pág. 474
 Física universitaria, Sears zemansky. Pág. 488
 Mosca Gene, Tipler Paul Allen. Física para la ciencia y la tecnología volumen 1. Editor
Reverte 2006, Edición 5. (pág. 432)
 Mosca Gene, Tipler Paul Allen. Física para la ciencia y la tecnología volumen 2. Editor
Reverte 2005, Edición 5. (pág. 1049)

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