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Variación de la densidad del agua

De Laplace

1 Enunciado

La densidad del agua a 0°C vale 999.8395 kg/m³ a 4°C vale 999.9720 kg/m³ y a 10°C vale 999.7026 kg/m\³. Determine aproximadamente el coeficiente de dilatación volumétrico a estas tres temperaturas.

2 Solución

A partir de la densidad como función de la temperatura puede calcularse el coeficiente de dilatación volumétrico según la fórmula

\beta = -\frac{1}{\rho}\,\frac{\mathrm{d}\rho}{\mathrm{d}T}

Si en vez de la densidad como función conocida de la temperatura, solo conocemos su valor en dos temperaturas próximas, podemos aproximar esta expresión mediante el cociente entre incrementos

\beta \simeq -\frac{1}{\rho}\,\frac{\Delta\rho}{\Delta T}

Entonces, si queremos hallar el valor aproximado del coeficiente de dilatación a 0°C podemos hacer uso de que conocemos la densidad en esa temperatura y a 4°C y hallar

\beta(0^\circ\mathrm{C}) \simeq -\frac{1}{999.8395}\,\frac{999.9720-999.8395}{277-273}\,\mathrm{K}^{-1} = -33.1\times 10^{-6}\mathrm{K}

Para la densidad que aparece en el denominador podemos usar el valor a 0°C, el valor a 4°C o su media, ya que al ser la diferencia entre los valores, no se nota cambio apreciable en el resultado.

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