Practica Nº 2: Dilatación Térmica Materia: Propiedades de los materiales

Instituto Tecnológico de La Piedad

Practica Nº 2: Dilatación Térmica

Materia: Propiedades de los materiales

Profesor: Armando López

Alumno: Angel Guillermo González Medina

Nº de control: 15640027

Miércoles 21 de octubre de 2015

Introducción

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 se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

Dilatación vulometrica

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 como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

[pic 1]

Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:

[pic 2]

Esta última relación prueba que [pic 3], es decir, el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.

Dilatación de área

Cuando un área o superficie se dilata, lo hace incrementando sus dimensiones en la misma proporción. Por ejemplo, una lámina metálica aumenta su largo y ancho, lo que significa un incremento de área. La dilatación de área se diferencia de la dilatación lineal porque implica un incremento de área.

El coeficiente de dilatación de área es el incremento de área que experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de área igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centígrado. Este coeficiente se representa con la letra griega gamma (γ). El coeficiente de dilatación de área se usa para los sólidos. Si se conoce el coeficiente de dilatación lineal de un sólido, su coeficiente de dilatación de área será dos veces mayor:

[pic 4]

Al conocer el coeficiente de dilatación de área de un cuerpo sólido se puede calcular el área final que tendrá al variar su temperatura con la siguiente expresión:

[pic 5]

Donde:

γ=coeficiente de dilatación de área [°C-1]

A0 = Área inicial

Af = Área final

T0 = Temperatura inicial.

Tf = Temperatura final

Objetivo de la práctica

Atisbar como al calentar el material de acero se dilata y al enfriarlo se contrae.

Material

• Soplete de gas
• Cerillos/encendedor
• Indicador de caratula
• Tornillo de banco
• 50cm de acero SAE 1018²
• Aluminio

Procedimiento

1. Sujetar la barra de acero con el tornillo de banco, colocar el indicador de caratula al frente del tramo de acero de forma paralela, ajustarlo a 0.
2. Calentar con el soplete el material de acero.
3. Observar que sucede en el indicador conforme se va incrementando la temperatura en la barra de acero.

Observaciones

Podemos observar, como en las imágenes, que el acero se calienta de forma un poco más lenta por sus propiedades conductoras (como ya mencionamos en la introducción las propiedades de estos materiales y la facilidad de conducir el calor de cada uno); al contrario de él aluminio se calentó más pronto de manera más rápida que el acero ya que es un mejor conductor de calor el aluminio. Después se enfriaron a temperatura ambiente y el indicador de caratula regreso a 0.[pic 6][pic 7]

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