Informe Dilatacion Termica De Los Materiales

Resumen

Cualquier tipo de material tiende a experimentar un fenómeno conocido como dilatación térmica esto produce un aumento lineal de longitud al variarle la temperatura del mismo produciendo en este efectos tales como: La expansión lineal y expansión volumétrica estos dos fenómenos están asociados a un agente externo al sistema llamado el delta de temperatura.En el caso de los sólidos debemos tener en cuenta una cualidad que posee esta clase de materiales y es el coeficiente de dilatación lineal y para el caso de un rompimiento del sólido debido a un cambio abrupto de temperatura también debemos tener en cuenta el espesor del mismo; entonces si el coeficiente de dilatación lineal es grande y además su espesor es pequeño, el objeto tiende a romperse mas fácilmente que uno que tenga las condiciones opuestas a lo anteriormente dicho; con este informe pretendemos comparar distintos materiales (metales) y ver cual es la variación de la longitud entre ellos sabiendo el coeficiente de dilatación lineal de cada uno de ellos.

Palabras claves

dilatación térmica, coeficiente de expansión lineal, coeficiente de dilatación volumétrica, variación de la temperatura, variación de la longitud

Abstract

Any type of material tends to undergo a known phenomenon as heat expansion this produces a linear increase of length when varying to him the temperature of the same producing in this effects such as: the linear expansion and volumetric expansion these two phenomena are associate to an external agent to the called system the temperature delta. in the case of solids we must consider a quality that owns this class of materials and is the coefficient of linear expansion and for the case of a breaking of the solid due to a steep change of temperature also we must consider the thickness of the same; then if the coefficient of linear expansion is great and in addition its thickness is small, the object tends to easily break but that one that has the conditions opposed to previously said; with this report we try to compare different materials (metals) and to see what is the variation of the length among them knowing the coefficient of linear expansion of each of them.

Keywords.

heat expansion, linear coefficient of expansion, volumetric coefficient of expansion, variation of the temperature, variation of the length

1. Introducción

En el presente informe se realizan las mediciones de dos barras, una de cobre y otra de hierro, donde pudimos notar la dilatación que estos presentaban al momento de ser calentados, medimos cuantos mm aumentaban al añadirle más calor hasta wue no dilataba más, tomamos las mediciones y hallamos el error relativo que se presentó en cada uno de los casos

2. Marco Teórico

Expansión Térmica: es una propiedad que tienen casi todos los materiales (sin importar su estado) a cambiar su dimensión original, donde son los gases donde mas se observa el cambio y en los sólidos donde menos se observa, cada material tiene asociado un coeficiente de expansión lineal y volumétrico, los cuales indican que tanto se puede expandir el material ante un cambio en la temperatura.

Expansión Lineal: para el caso de una varilla a la cual se le somete a una diferencia de temperatura esta sufre un aumento en su longitud la cual es directamente proporcional si los cambios de temperatura son menores a 100 grados Celsius, este aumento en la longitud se denomina expansión lineal la cual depende del cambio de la temperatura, la longitud inicial de la varilla y del coeficiente de expansión lineal alfa la podemos definir matemáticamente como:

DATOS TEORICOS DATOS PRACTICOS

Material α(1/K) ΔL (mm) ΔT (C°) α(1/ C°) L0(cm) Error(%)

Cobre 1.7*10-5 0.9 112 4,367*10-4 18,4 -96,1

Hierro 1.2 x 10-5 0.5 80 3,415*10-4 18,3 -96,4

Expansión volumétrica: al igual que la expansión lineal si los materiales están sometidos a diferencias de temperaturas menores a 100 grados estos van a sufrir un aumento en su volumen que es proporcional a la diferencia de temperatura este aumento en el volumen se denomina expansión volumétrica la cual depende del cambio de la temperatura, el volumen inicial del cuerpo y del coeficiente de expansión volumétrica beta la podemos definir matemáticamente como:

3. Desarrollo experimental

Para hallar el valor experimental del coeficiente de dilataron lineal se usa la ecuación para la expansión lineal:

Despejando el coeficiente:

Para hallar el error relativo:

En la tabla se ven los resultados teóricos y prácticos.

Analizando los resultados presentados en la tabla es claro que a mayor valor del coeficiente de dilatación lineal mayor va a ser la longitud que el material se expanda.

1. Una placa metálica tiene un orificio circular. Si se incrementa la temperatura de la placa, ¿aumenta o disminuye el área del orificio? Explique.

R/: Al incrementar la temperatura de la placa metálica, se incrementa

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