Dilatacion Lineal

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

DILATACION LINEAL

FUNDAMENTOS DE FLUIDOS Y TERMODINÁMICA

RESUMEN

En este laboratorio se estudió la dilatación lineal para tres tipos de materiales aluminio, cobre y latón. El experimento consistía en exponer cada una de estas varillas de estos materiales al vapor del agua al calentarse ,la longitud de las varillas aumentaba de tamaño una vez tomados los datos se procedió a calcular el coeficiente de dilatación lineal.

PALABRAS CLAVE: dilatación lineal, coeficiente de dilatación, temperatura.

INTRODUCCION

Todo lo que nos rodea está continuamente en un sistema térmico, donde los cuerpos interactúan entre sí, y la energía pasa de un objeto a otro buscando su equilibrio. En dicho proceso, los cuerpos responden al cambio de temperatura variando en parte sus propiedades y atributos, un claro ejemplo es el fenómeno de dilatación lineal, que consiste en la variación de la longitud de un cuerpo producto del cambio de temperatura y la estructura del mismo. De ahí que cada cuerpo interactúe diferente aun si se encuentra en un mismo sistema.

MARCO TEORICO

Dilatacion 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 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.

En el cambio de cualquier dimensión lineal del solido tal como su longitud, alto o ancho, que se produce al aumentar su temperatura. Generalmente se observa la dilatación lineal al tomar un trozo de material e forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio de temperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la longitud. Si la longitud de esta dimensión lineal es Lo, a la temperatura to y se aumenta, que llamaremos (∆t se aumenta la longitud de la barra o del alambre produciendo un incremento de longitud que simbolizare como ∆L.

Experimentalmente se encuentra que el cambio de longitud es proporcional al cambio de temperatura y la longitud inicial Lo.

∆L=αotLo.∆t(1)

Donde α es un coeficiente de proporcionalidad, que denominado” coeficiente de dilatacion lineal” y que es distinto del material.

Si tenemos una longitud final como la sumatoria entre la longitud inicial y ∆L,entonces sustituyendo (1) tenemos:

L= Lo+αLo∆t

L=Lo(1+α∆t)

Para comprender la dilatación, es conveniente visualizar el fenómeno a nivel microscópico, la expansión térmica de un sólido sugiere un aumento en la separación promedio entre los átomos del sólido.

Debido a que la energía vibracional aumenta conforme lo hace la temperatura, la separación promedio éntrelos átomos aumenta con la temperatura y el sólido como un todo se expande. La energía potencial molecular se puede expresar como la suma de las energías cinética media, rotacional y vibracional.

Em=Ekmed+Er+Ev

Donde Ekmed, representa la energía cinética media Er, energía rotacional, Ev energía vibracional.

MONTAJE EXPERIMENTAL

Materiales para la instalación figura 3.1

PROCEDIMIENTO

Medir la temperatura ambiente.

Encender el generador de vapor y esperar a que empiece a fluir el vapor.

Observar constantemente las lecturas del deformimetro y del multímetro.

Cuando el tubo este dilatado y la temperatura estabilizada, efectuar la toma de datos.

Leer el alargamiento (ΔL) y el cambio de temperatura (ΔT), obtenerlo mediante la medición de la resistencia con el multímetro

Medir el diámetro interno y externo del tubo nuevamente.

Repetimos el procedimiento anterior con cada una de las varillas.

ANALISIS DE RESULTADOS

DATO ALUMINIO COBRE LATON

Lo cm 42 42 42

∆TC 65,8 67,3 68,4

∆Lcm 0,073 0,055 0,057

Lcm 42,073 42,055 42,057

T 90,1 90 91,7

Tabla resultados laboratorio N° 1

T 120 160 250 250 251 430

T°C 65,8 67,3 68,4 90,1 90 91,7

Tabla N°2 temperatura- tiempo

Figura 3.2 grafica temperatura vs tiempo

∆Lcm 0 0,028 0,036 0,055 0,057 0,073

T 120 160 250 250 251 430

Tabla N° 3 ∆Lcm vs tiempo

Figura N° 3 Lcm vs tiempo

Con los datos tomados(tabla N°1) se procede a calcular los coeficientes de dilatación para cada uno de los materiales.

∆L=Loα∆t

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