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Dilatación térmica de sólidos


Enviado por   •  3 de Febrero de 2023  •  Biografías  •  3.098 Palabras (13 Páginas)  •  26 Visitas

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Datos personales

Antony Chavez Sanz David Campos Juarez Diego Chalco Mansilla

Paul H. Benique Apaza

Grupo

1

Docente

John Alexander Flores Tapia

Fecha de realización

12 y 13 de abril de 2014

Nota:

Fecha de entrega

26 de abril de 2014

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Laboratorio de Fundamentos Físicos y

matemáticos de la Electrotecnia

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Tema:        Dilatación térmica de sólidos.

  1. INTRODUCCIÓN

En esta práctica estaremos calculando el coeficiente de dilatación lineal en un sólido en este caso una varilla metálica, en este experimento trabajaremos con tres diferentes tipos de materiales. Aplicaremos calor a las tres varillas metálicas y observaremos su dilatación lineal (una dimensión). Analizaremos la grafica de la curva obtenida de temperatura vs el alargue de la varilla

Se define dilatación lineal de la barra metálica: "al número que representa el aumento que adquiere en unidad de longitud (mm, Km, cm etc...) cuando su temperatura se eleva”

  1. OBJETIVOS
  1. Observar cualitativamente las características físicas que son requeridas para que un cuerpo al cual se le suministra energía térmica cambie de dimensión.
  1. Ser capaz de configurar e implemetar equipos para toma de datos experimentales y realizar un análisis gráfico utilizando como herramienta el software Data Studio.
  1. MATERIALES
  • Computadora personal con programa Data Studio instalado.
  • USB link.
  • Sensor de temperatura.
  • Sensor rotacional.
  • Vaso de precipitados de 250𝑚𝑙.
  • Matraz Quitazato de 250𝑚𝑙.
  • Pinza universal, nuez doble (1), base (2), varillas (3).
  • Varillas de Acero, Cobre y Vidrio.
  • Mechero.
  • Manguera y tapón.
  • Protector de sonda de temperatura.

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Laboratorio de Fundamentos Físicos y

matemáticos de la Electrotecnia

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Tema:        Dilatación térmica de sólidos.

INDICACIONES DE SEGURIDAD

Implementos de seguridad de uso obligatorio para la realización del laboratorio

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Análisis de trabajo seguro

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Análisis del uso del laboratorio

Pasos básicos del trabajo

Riesgo presente en cada

caso

Control de riesgo

1

Verificación de los

materiales

Materiales equipos

entregados en mal estado

Solicitar y reclamar equipos

en buen estado

2

Instalación de los materiales

en uso

Daños a los equipos por mal

uso

Solicitar orientación para la

instalación de los equipos

3

Uso del sensor de fuerza o dinamómetro

Daños a sensor por hacerlo trabajar fuera de sus limites

Antes de usos el sensor debe ser calibrado (no

exceder de 50N)

4

Uso de las pesas

Dañar el sensor por peso excesivo o por uso continuo de la pesa sobre el sensor

Colocar las pesas con cuidado previo cálculo del peso y una vez pesado

sacarlo del sensor

5

Devolución de materiales

Daño de equipos por desmontaje incorrecto

Desmontar cuidadosamente el esquema armado y ordenar los materiales usados para

devolverlos

6

Limpieza de laboratorio

Dejar en desorden la mesa de trabajo con fuentes de alimentación prendidas

Dejar la mesa de trabajo como se la encontró, mesa limpia y sillas ordenadas y con las fuentes de

alimentación apagadas

Laboratorio de Fundamentos Físicos y

matemáticos de la Electrotecnia

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Tema:        Dilatación térmica de sólidos.

  1. FUNDAMENTO TEÓRICO

La mayor parte de los cuerpos se dilatan cuando se incrementa su temperatura, Este fenómeno juega un papel importante en un gran número de aplicaciones en ingeniería, Por ejemplo, se deben incluir uniones (junturas) de dilatación térmica en los edificios, carretes de concreto, vías de trenes y puentes con el fin de compensar las variaciones en sus dimensiones a los cambios de temperatura.

La dilatación térmica global de un cuerpo es consecuencia deñ cambio en la separación media entre sus átomos o moléculas.

Supongamos que la dimensión lineal de un cuerpo a lo largo de alguna dirección es L para cierta temperatura. La longitud se incrementa en una cantidad para un cambio de temperatura

∆𝑇.

De manera experimental se encuentra que el cambio en la longitud es proporcional al cambio en la temperatura y a la longitud inicial siempre que ∆𝑇 sea suficientemente pequeño. Por lo tanto la ecuación básica para la dilatación de un sólido es:

∆𝑙 = 𝛼𝑙0∆𝑇

Donde la constante de proporcionalidad, se conoce como el coeficiente promedio de dilatación lineal para un material dado. A partir de esta expresión se ve que:

𝛼 = 1 · ∆𝑙

𝑙   ∆𝑇

En otras palabras, el coeficiente promedio de dilatación de un sólido es el cambio fraccionario en la longitud (∆𝑙/𝑙) por cambio de un grado de temperatura. La unidad de 𝛼 es el 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜−1. Por ejemplo un cambio de 11 · 10−6 ·   −1 significa que la longitud del objeto cambia en 11 partes por millón de su longitud original por cada grado Celsius de cambio de temperatura.

  1. PROCEDIMIENTOS Experiencia de la dilatación.

Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá el sensor rotacional y de temperatura insertado a la interfase USB LINK.

Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el icono configuración y configuramos el sensor rotacional en 20hz en posición lineal y el sensor de temperatura para que registre un periodo de muestreo de 10hz en .

Luego presione el icono del sensor de temperatura luego seleccione numérico y cambie a 3 cifras después de la como decimal, según datos proporcionados por el fabricante el sensor mide en el rango de −30 a 135 con un paso de 0.01 . haga lo propio con el sensor rotacional.

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