Este documento describe un experimento sobre la expansión y compresión volumétrica del agua y el etanol. El objetivo era demostrar experimentalmente cómo el volumen de estos líquidos aumenta con un aumento de temperatura (expansión) y disminuye con una disminución de temperatura (compresión), y calcular sus coeficientes de expansión y compresión volumétrica. Los estudiantes midieron los cambios de volumen del agua y el etanol al calentarlos y enfriarlos, y calcularon los coeficientes, los cuales estuv

1. Instituto Tecnológico de Mexicali
Ingeniería Química
Materia:
Laboratorio Integral I
Tema:
Práctica
Expansión y compresión volumétrica
Integrantes:
Nombre del profesor
Norman Edilberto Rivera Pazos
Mexicali, B.C. a 8 de mayo de 2015
Aranda Sierra Claudia Janette
Castillo Tapia Lucero Abigail
Cruz Victorio Alejandro Joshua
De La Rocha León Ana Paulina
Guillén Carvajal Karen Michelle
Lozoya Chávez Fernanda Viridiana
Rubio Martínez José Luis
12490384
11490627
12490696
11490631
12940396
12490402
12490417

2. 1
Índice
Práctica
Título: “Expansión y compresión volumétrica”
Objetivo 2
Introducción 2
Marco teórico 3
Definición de expansión y compresión volumétrica 3
Fórmula para la obtención de expansión o compresión volumétrica. 3
Coeficiente de expansión térmica de algunas sustancias 4
Relación entre coeficiente de dilatación térmica y coeficiente de expansión
volumétrica.
4
Aplicaciones de coeficiente de expasión o compresión volumetrica 5
Material, equipo y reactivos 5
Procedimiento 5
Cálculos 6
Análisis 7
Observaciones 8
Evidencias 8
Bibliografía 9

3. 2
Práctica XVI
Título:
“Expansión y compresión volumétrica”
Objetivo:
Demostrar experimentalmente como tanto el agua como el etanol mediante un cambio de
temperatura, este puede incrementar su volumen o de manera contraria compactarse, así como
la obtención del coeficiente de expansión y compresión volumétrica.
Objetivos específicos:
 Visualizar el volumen de expansión del agua y del etanol.
 Visualizar el volumen de contracción del agua y del etanol.
 Obtención del coeficiente de expansión y compresión volumétrica en cada caso.
 Comparar valores con los teóricos existentes.
Introducción
Todos los cuerpos están sujetos al fenómeno de la dilatación o expansión cuando son
expuestos a temperaturas diferentes. Generalmente cuando nosotros calentamos algún cuerpo,
o alguna sustancia, esto tiende a aumentar su volumen (expansión térmica). Y si nosotros
enfriamos algún cuerpo o sustancia esto que tiende a disminuir su volumen (compresión
térmica). Existen algunas sustancias anómalas que se comportan de forma opuesta en
condiciones especiales, es decir, cuando se calientan se contraen y cuando se enfrían se
expanden, pero son muy raros.
Las fuerzas de atracción en un líquido causan que las moléculas permanezcan juntas, y el
aumento de la presión casi no produce efectos sobre el volumen, debido a que ha poco espacio
libre dentro del cual se puedan aglomerar las moléculas. Por tanto, los líquidos son
prácticamente incompresibles. De manera semejante, los cambios en la temperatura solo
ocasionan pequeños cambios de volumen. El aumento del movimiento molecular va
acompañado de una elevación de la temperatura y tiende a aumentar la distancia
intermolecular, pero a esto se opone las poderosas fuerzas de atracción.
Los efectos más comunes que ocasionan las variaciones de temperatura en los cuerpos o
sustancias, son los cambios de sus dimensiones y los cambios de fase. Nos referiremos a los

4. 3
cambios de dimensiones de los cuerpos sin que se produzcan cambios de fase. Llamamos
dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se
varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoría de los sistemas
aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.
Marco teórico
Definición de expansión y compresión volumétrica
Expansión volumétrica: La expansión volumétrica
(también llamada térmica) es la tendencia de los
líquidos al aumento de volumen en respuesta a un
cambio de temperatura. Generalmente cuando una
sustancia se calienta, sus partículas empiezan a
moverse y se vuelven activas, manteniendo así una
separación superior a la media. Existen sustancias que se
contraen con el aumento de temperatura son raros, pero si existen.
Comprensión térmica: La comprensión volumétrica (también llamada térmica) es la tendencia
de los líquidos a la disminución de volumen en respuesta a un cambio de temperatura.
Generalmente cuando una sustancia se enfría, sus partículas empiezan a juntarse y se vuelven
menos activas, manteniendo así una unión superior a la media. Existen sustancias que se
expanden con la disminución de temperatura son raros, pero si existen.
Fórmula para la obtención de expansión o compresión volumétrica.
“La expansión o comprensión volumétrica es directamente proporcional a un coeficiente de
expansión o compresión volumétrica multiplicado por su volumen inicial y la diferencia de
temperaturas”. Matemáticamente podemos expresarlo de la siguiente manera:
∆𝑉 = 𝛽𝑉0(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
Donde:
∆𝑉 = 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖 = expansión o comprensión volumétrica (ml).
𝛽 = coeficiente de expansión o comprensión volumétrica (o
C-1
).
𝑉0 = volumen inicial (ml).
𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 = diferencial de temperaturas (o
C).
Fig. 1 Expansión volumétrica del agua

5. 4
Para calcular el coeficiente de expansión o compresión volumétrica de la formula anterior lo
podemos despejar, quedando expresado de la siguiente manera:
𝛽 =
∆𝑉
𝑉0(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
Como se pudo observar, se utiliza la misma forma para calcular el coeficiente de expansión o
compresión volumétrica. Estos coeficientes son numéricamente iguales, diferenciándose
solamente en el signo, ya que si la sustancia se comprime este resulta negativo y si la sustancia
se expande este resulta positivo.
Coeficiente de expansión térmica de algunas sustancias
Sustancia 𝛃(o
C-1
)
Agua 2.1 x10-4
Etanol 1.1 x10-3
Gasolina 3.2 x10-4
Mercurio 6.1 x10-5
Acetona 1.5 x10-4
Acero 1.2 x10-5
Vidrio 8.5 x10-6
Relación entre coeficiente de dilatación térmica y coeficiente de expansión volumétrica.
Hablamos de expansión volumétrica cuando se produce aumento en las tres dimensiones, por
lo tanto todas las dimensiones del cuerpo son igualmente relevantes.
El efecto de la dilatación en los líquidos es más evidente que en los sólidos: al encontrarse sus
moléculas con más libertad para moverse, el volumen que ocupa cada una aumenta más
fácilmente con la temperatura, por lo que también lo hace el volumen del líquido en su conjunto.
Generalmente en coeficiente de dilatación térmica y de expansión son directamente
proporcionales, es decir, al aumentar la temperatura aumentan su volumen.
Solo en casos muy extraños esto no es así. Algunos líquidos se comportan de manera
anómala en ciertos intervalos de temperatura y presión, aumentando su volumen cuando
disminuye su temperatura y viceversa. Es el caso del agua a 1 atm de presión y en el intervalo
de 0 ºC a 4 ºC. Este comportamiento es muy importante para que pueda existir la vida.

6. 5
Aplicaciones de coeficiente de expasión o compresión volumetrica
El conocimiento del coeficiente de dilatación o expansión adquiere una gran importancia técnica
en muchas áreas del diseño industrial. Un buen ejemplo son los rieles del ferrocarril; estos van
soldados unos con otros, por lo que pueden llegar a tener una longitud de varios centenares de
metros. Si la temperatura aumenta mucho la vía férrea se desplazaría por efecto de
la dilatación, deformando completamente el trazado. Para evitar esto, se estira el carril
artificialmente, tantos centímetros como si fuese una dilatación natural y se corta el sobrante,
para volver a soldarlo. A este proceso se le conoce como neutralización de tensiones.
El el caso de los liquidos, existen reactores que trabajan generalmente con sustancias liquidas
o gaseosas, que manejan altas temperaturas. Es importante conocer el alcance que tendra la
expansion de la sustancia para el diseño de estos, puesto que si no se deja el espacio sufiente
para la expansion, la presion de estos aumentaria demasiado, generando asi una explosion
dentro de este, la cual propiciaria muerte de personas.
Material, equipo y reactivos
Material y equipo Reactivo
2 Vaso de ppt 2000 ml Agua-hielo
2 Termómetro Etanol
1
2
Parrilla
Guantes
1 Bureta 50 ml
1 Tapón con dos orificios
1 Matraz de fondo plano 500 ml
1 Acoplador de plástico
1 Probeta 500 ml
1 Soporte universal
1 Pinzas
Procedimiento:
1. Limpiar los materiales a utilizar y ordenar el equipo.
2. Colocar 500 ml de agua en un vaso de precipitado de 2000 ml.
3. Poner a hervir a 100 grados el vaso de precipitado de 2000 ml.
4. Colocar 450 ml* de la sustancia a estudiar en una probeta, para luego disponerla en
un matraz de fondo plano.
*Colocar más volumen de agua hasta llenar el matraz, no olvidar apuntar el volumen.

7. 6
5. Colocar tapón, donde por un orificio se colocara un termómetro (medir temperatura),
mientras en el otro se acoplara la bureta. Cuidar que no haya fugas.
6. Poner por la parte superior de la bureta con la probeta cierta cantidad de agua hasta
llegar a un nivel donde se pueda tomar como estándar. Marcar bureta para tener un
punto de partida.
*Sumar la cantidad de volumen dispuesto con el fin de obtener un volumen final.
7. Colocar el matraz en el vaso de precipitado con agua caliente.
8. Observar la expansión volumétrica. Registrar el cambio en el volumen y tomar
medida de la temperatura.
9. Retirar el matraz del vaso de precipitado y esperar a que este regrese a su
temperatura inicial. También se puede desechar el agua y volver a llenarla con agua
ambiente.
10. Colocar agua con muchos hielos en el otro vaso de precipitado, tratando de no
sobrepasar el nivel de 500-1000 ml.
11. Colocar el matraz en el vaso de precipitado.
12. Repetir paso 9 y 10 pero ahora considerando una compresión volumétrica.
Nota: Para mayor seguridad, colocar el soporte universal y las pinzas para detener el sistema
bureta-matraz.
Cálculos, resultados y gráficas
Como sabemos existen dos maneras de calcular el aumento o disminución del volumen cuando
se trata de una expansión o contracción volumétrica (es la misma fórmula pero con una
pequeña variación), por lo que se decidió utilizar la siguiente manera para obtener el valor del
coeficiente de expansión y contracción de manera directa, ya que gracias al experimento,
podemos observar el cambio en el volumen.
∆𝑉 = 𝛽𝑉0(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
Donde ∆𝑉 = 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖
Por lo tanto, el coeficiente de expansión y compresión quedaría de la siguiente manera para
calcularse:
𝛽 =
∆𝑉
𝑉0(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)

8. 7
Resultados
(Expansión)
Sustancia 𝑽 𝒇 (𝒎𝒍) 𝑽 𝒊 (𝒎𝒍) ∆𝑽 (𝒎𝒍) 𝑻 𝒇 (℃) 𝑻𝒊 (℃) 𝜷 (
𝟏
℃
)
Agua 585 579 6 67 24 0.000241
Etanol 614 572 42 53 27 0.0028241
(Contracción)
Sustancia 𝑽 𝒇 (𝒎𝒍) 𝑽 𝒊 (𝒎𝒍) ∆𝑽 (𝒎𝒍) 𝑻 𝒇 (℃) 𝑻𝒊 (℃) 𝜷 (
𝟏
℃
)
Agua 563 565 -2 12 26 0.0002528
Etanol 431.5 455 -23.5 33 48 0.0034432
Análisis
Cuando comenzamos a observar que el volumen incrementaba cuando se aumentaba la
temperatura y este disminuía cuando el fluido se enfriaba, aunque esto ya lo esperábamos por
el conocimiento teórico, no fue suficiente para quitarnos la emoción de ver dicho efecto.
En cuanto a los resultados estamos completamente satisfechos, que aunque no son los teóricos
al pie de la letra, el número es muy próximo. En el valor del etanol nos encontramos que no es
completamente el teórico, posiblemente porque el etanol que usamos era reciclable, y puede
estar en forma de mezcla como uno de los posibles casos. Aunque esta variación es muy poca,
entonces era mayormente etanol.
Sustancia Emisividad calculada Emisividad teórica
Agua (Expansión) 2.41 x10-4
2.1 x10-4
Agua (Compresión) 2.528 x10-4
2.1 x10-4
Etanol (Expansión) 2.8241 x10-3
1.1 x10-3
Etanol (Compresión) 3.4432 x10-3
1.1 x10-3
Como podemos observar, los valores en el caso de expansión y compresión del mismo líquido
son muy parecidos, lo que concuerda con lo pensado y buscado sobre dichos valores.

9. 8
También algo que es necesario decir, es que tanto la expansión como la compresión del etanol
fueron mucho más rápido a diferencia del agua, y eso se puede observar en el delta de
volumen.
Observaciones
 Estar al pendiente de las temperaturas.
 Graben completamente el resultado del experimento.
 Poner a calentar el agua al inicio.
Evidencias

10. 9
Bibliografías
Fuentes de libros
 Brown Theodore. (1998). “Quimica la ciencia central”. Ed. Pearson educacion. 7ma
edicion.
 Chang R. (2004). “Quimica”. Ed. Mc Graw Hill. 4ta
edicion.
 Martinez Peidro. (1988). “Quimica general en cuestiones con respuestas multiples”. Ed.
Alambra. 1ra
edicion.
Fuentes electrónicas
 http://136.145.236.36/isdweb/Curso-fisica-2/Presentaciones/pres63012.pdf
 http://docsetools.com/articulos-expansiontermica/article_106281.html
 https://www.fisicalab.com/apartado/dilatacion-termica#contenidos
Nivel 1
Nivel 2(Expansión)
Nivel 2
(Contracción)
Nivel 1