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• JUAN VIAÑA

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Arango; Gomez; Gomez; Llorente, Marrugo / DILATOMETRÍA.

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA DILATOMETRÍA Andres Felipe Gomez González a, Andres Felipe Llorente Venecia, Cristian Gomez Guardo a, Santiago Arango Martínez a, Marny Carolina Marrugo a, Maximiliano Ceballos b a

Programa de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad de Cartagena, Cartagena, Colombia b Docente del Laboratorio de Fisicoquímica

31 DE JULIO DE 2019

RESUMEN La dilatometría es una técnica con una amplia precisión usada para medir el cambio en la longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura, Los materiales cerámicos durante diferentes proceso como cocción, sinterización, entre otros, experimentan cambios dimensionales debido al calentamiento y enfriamiento a los cuales son sometido, se hace un seguimiento de la dilatación mediante los datos arrojados a los cambios de temperatura, lo que permite calcular un volumen para luego establecer un gráfico que determine la relación del volumen calculado con respecto a la variación de la temperatura. PALABRAS CLAVE: dilatometría, volumen, temperatura, relación. ABSTRACT The dilatometry is a technique with a wide precision used to measure the change in the length, volume or some other metric dimension that suffers a physical body due to the increase of temperature, The ceramic materials during different process like firing, sintering, among others, undergo dimensional changes due to the heating and cooling to which they are submitted, a follow-up of the dilatation is made by means of the data thrown to the changes of temperature, which allows to calculate a volume to then establish a graph that determines the relation of the calculated volume with respect to the variation of the temperature. KEY WORDS: dilatometry, volume, temperature, relation.

1. INTRODUCCIÓN La dilatometría es la técnica empleada para medir la contracción y expansión de un cuerpo. Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que provoca cualquier medio. La contracción térmica es la

disminución de propiedades métricas por disminución de esta. La dilatación térmica es el proceso mediante el cual se calienta un cuerpo sólido, la energía cinética de sus átomos aumenta de tal modo que las distancias entre las moléculas crecen, expandiéndose así el cuerpo, o contrayéndose si es enfriado. Estas expansiones y contracciones son, por tanto, causadas por variación de temperatura en el medio que le rodea. La temperatura es una magnitud asociada con la sensación de lo frio y caliente.

Arango; Gomez; Gomez; Llorente, Marrugo / DILATOMETRÍA.

Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. El calor es el proceso mediante el cual se transmite energía de un cuerpo de mayor temperatura a otro cuerpo de menor temperatura. Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

𝛾=

∆𝑉 𝑉𝑜 ∗ ∆𝑇

Donde: 𝛾 =coeficiente de expansión volumétrica. ∆𝑣 =Cambio en el volumen. Vo=volumen inicial. ∆𝑇 = Cambio en la temperatura. El volumen inicial es aquella en la que aún no se ha movido la altitud del líquido. La densidad del agua a 354,15 k =0,981 g/cm3

Dónde: αv es el coeficiente de expansión volumétrica. ∆V es el cambio de volumen con respecto a la temperatura. ∆T es el cambio de temperatura.

La masa del líquido es el peso del matraz lleno de agua menos el peso del matraz vacío así:

2. Objetivos: 2.1 Objetivo general: determinar los factores influyentes en el proceso de dilatación (dilatometría) de un material.

El Vo seria:

Masa del agua= 173,48g – 52,921g= 120,559 g. 120,559 𝑔 𝑔 𝑐𝑚3

0,981

= 122,893𝑐𝑚3

Y el radio para que el líquido pueda subir por el tubo es de 0,3799cm

2.2 Objetivos Específicos: -

-

-

Establecer los parámetros a seguir en el proceso de dilatometría. Mejorar el trabajo en equipo mediante el desarrollo de las prácticas de laboratorio. Determinar la relación que existe entre el volumen y la temperatura dentro de un proceso de dilatación. Mejorar las competencias de los estudiantes en el espacio del laboratorio mediante un uso correcto de las instalaciones y de las normas de la institución para dichos espacios.

Ahora para calcular los cambios en los volúmenes necesarios para el cálculo del coeficiente seria: ∆𝑉 = 𝑅 2 𝜋ℎ Donde: R= radio interno del tubo. h=marca en el tubo escalado. Los cálculos se presentan a continuación:

3. Marco Teorico. 4. Cálculos y resultados: Para calcular el coeficiente de expansión volumétrica se usa la siguiente ecuación:

N° de datos T(°C)

T(°K)

h (mm)

1

354,15

25

81

Arango; Gomez; Gomez; Llorente, Marrugo / DILATOMETRÍA.

2

82

355,15

45

2

0,00830521

3

84

357,15

70

3

0,00645961

4

86

359,15

82

4

0,00504465

5

88

361,15

92

5

0,00424488

6

90

363,15

100

6

0,0036912

Tabla 1. Datos obtenidos en la experiencia

Tabla 4. Coeficiente de expansión volumétrica.

Para coeficiente de expansión los cambios en volumen son:

Ahora se muestra una tabla que representa el cambio de volumen con respecto a la temperatura:

N° de datos h(cm)

∆V (cm^3)

1

1,13405791

2,5

Gr

2

4,5

2,04130424

3

7

3,17536215

4

8,2

3,71970995

5

9,2

4,17333311

6

10

4,53623164

Tabla 2. Diferencias de volumen.

El cambio en la temperatura seria: Grafica 1. Grafica de datos experimentales V vs T.

∆𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑜 N° de datos T(°K)

∆T(K)

1

354,15

1

2

355,15

2

3

357,15

4

4

359,15

6

5

361,15

8

6

363,15

10

Tabla 3. Diferencia de temperatura.

Ahora los coeficientes para cada dato serian:

4. CONCLUSIÓN El comportamiento del fluido, en este caso el agua, presenta una tendencia exponencial al evaluar el cambio de volumen con el aumento de la temperatura. Se observa también el coeficiente de expansión térmica define la rapidez con la que se da la expansión del fluido, donde la altura de 100 mm, fue la más demorada en obtenerse. Esto puede evidenciarse en la disminución del coeficiente de expansión térmica a medida que se alcanzan altas temperaturas.

N° de datos у(K^-1) 5. REFERENCIAS 1

0,00922801