Resumen—Se estudia la expansión lineal de un sólido como consecuencia del cambio de la temperatura, calculando también su coeficiente de expansión lineal

Ley de Ohm

García Luna César, Fuenmayor Mileidys, Reyes Jesús.

Universidad del Atlántico

Facultad de Ingeniería

Octubre 28 del 2016

Resumen—Se estudia la expansión lineal de un sólido como consecuencia del cambio de la temperatura, calculando también su coeficiente de expansión lineal.

Se trabaja con una varilla de un metal especificado en el que se evidencia el fenómeno conocido como dilatación térmica, suceso físico que experimentan todos los materiales, que consiste en el aumento de la longitud, volumen y área de un material al aumentar la temperatura del cuerpo en estudio.

Palabras claves: dilatación térmica, coeficiente de expansión lineal, coeficiente de dilatación.

1. Introducción

El objetivo general de esta práctica es obtener el coeficiente de dilatación térmica lineal del cobre. Además como objetivo específico observar el fenómeno de la dilatación lineal en cuerpos sólidos cuando son sometidos a calentamiento y comparar los diferentes coeficientes de dilatación de cada material. El calor que se comunica a un cuerpo se divide en dos partes: una que se conserva y es perceptible, que calienta el cuerpo y la otra que desaparece en cuanto a calor, transformándose en Trabajo Mecánico, cuyo resultado es el aumento del volumen o Dilatación, demostrable por medio de una simple experiencia. Aplicaremos calor a una barra metálicas de cobre y observaremos su dilatación lineal, ya que el material está constituido por átomos, entre más lejos estén los unos de los otros, se atraen, y entre más cerca estén, se repelen. Entonces, al aplicar un cambio de temperatura en una varilla los átomos que la componen, aceleran su movimiento, así chocando unos con otros. Por esto la varilla tiende a cambiar su longitud para que sus átomos vuelvan a estar estables. Por lo cual, se define dilatación lineal de la barra metálica: "al número que representa el aumento que adquiere la unidad de longitud de esta cuando su temperatura se eleva".

1. Discusión Teórica

A continuación, se encuentran definidos los conceptos y ecuaciones relacionados para el análisis de la experiencia:

1. Dilatación Térmica: Es el proceso mediante el cual se calienta un cuerpo sólido, la energía cinética de sus átomos aumenta de tal modo que las distancias entre las moléculas crece, expandiéndose así el cuerpo, o contrayéndose si es enfriado. Estas expansiones y contracciones causadas por

variación de temperatura en el medio que le rodea.

1. Dilatación Lineal: Es el incremento de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia, al momento de aumentar su temperatura interna se logra observar una alargamiento con respecto de su longitud inicial gracias al delta de temperatura que es sometida la varilla.

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1. Métodos Experimentales

La experiencia de laboratorio se basó en la recopilación de datos para la determinación  experimental del coeficiente de dilatación lineal de tres varillas de diferentes materiales: aluminio, hierro y cobre.

Se comenzó con la determinación del coeficiente de dilatación lineal de la varilla de Aluminio (Al). Aprovechando el fenómeno de expansión térmica en los materiales, se procedió a simular de manera controlada las condiciones necesarias para la realización de

este, realizando el montaje,  la varilla a estudiar se sujetó firmemente en un extremo a el cual se le adaptó una manguera que transportaba el agua caliente, aumentando la temperatura de la varilla uniformemente, el otro extremo de la varilla se ubicaba de tal manera que hiciera contacto con el micrómetro y así se pudiera determinar la variación de la longitud, se procedió a hacer uso de un micrómetro debido a que las variaciones en la longitud son muy pequeñas por lo que no se pueden medir con una cinta métrica debido a que no entran en su rango de medición, cerca a este extremo se la instalaba otra manguera la cual devolvía el agua que pasaba por la varilla completando así un ciclo, el agua se encontraba en una cubeta de 4L y era calentada por medio de un termostato de inmersión.

Al encender el dispositivo el micrómetro indicaba un aumento en la longitud, tomando dicho valor como el punto inicial ubicando el cero donde indicaba la aguja, se estableció la temperatura inicial a la cual se encontraba y se tomaron las dimensiones de la varilla cada vez que la temperatura aumentaba en un intervalo de 5C°, obteniendo los datos ubicados en la tabla I.

Se realizó el mismo procedimiento con las varillas de cobre (Cu) y de Hierro (Fe) y los datos obtenidos se encuentran en las tablas II y III respectivamente.

1. Análisis de Resultados y Discusión

En las siguientes tablas se encuentran los datos obtenidos durante la realización de la experiencia.

Valor de Resistencia= 330 Ω

Tabla I.

Valor de Resistencia para la Bombilla= 330 Ω

Tabla II.

Valor de Voltaje= 2V

Tabla III.

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 Gráfica I.

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