Coeficiente De Dilatación Lineal

Universidad Mayor de San Andrés
Facultad de ingeniería
Curso Básico

Experimento: “Determinación de la razón de calores específicos del aire ”
Nombre: Rodrigo Octavio Heredia Beltrán
Carrera: PET
Grupo: K
Docente: Ing. Rene Delgado S.
Fecha de Realización: 14/10/12
Fecha de Entrega: 18/10/12
I) Objetivos.

* Validar la ecuación de dilatación lineal para bajos rangos detemperatura en materiales isotrópicos.
* Determinar el coeficiente de dilatación lineal para el cobre, Aluminio y hierro galvanizado.

II) Marco Teórico.
2.1. Dilatación Térmica
Cuando 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.
Estasexpansiones y contracciones causadas por variación de temperatura en el medio que le rodea debe tomarse en cuenta siempre un diseño ; por ejemplo, cuando se construyen puentes con pavimento de hormigón, se dejan huecos entre tramos para evitar agrietaduras o abombamientos si se hace el pavimento de una sola pieza. De igual forma los rieles de la vía del ferrocarril tienen entre tramo y tramo unaseparación para evitar los efectos de las variaciones de temperatura.
Cuando la temperatura de un cristal por ejemplo, varia, se produce un cambio en sus dimensiones (dilata o contrae), y a menudo deforma, a esto se conoce como dilatación térmica. Cuando se recupera la temperatura inicial, se recuperan las dimensiones y la forma, y por tanto, el fenómeno es reversible.

Unincremento de temperatura implica, normalmente, un aumento de las distancias interatómicas (y por tanto, una dilatación) debido al incremento de la vibración térmica de cada un de los átomos. Si imaginamos un sistema sencillo formado por dos átomos enlazados, a 0 ºK el sistema es estático, no hay vibración térmica y los centros de los átomos se encuentran a una distancia determinada d0.

FUENTE:http:// 61.116.85.21/crista/castella/ PDF-crista/dilatacio-termica_es.pdf

Al aumentar la temperatura, los átomos vibran alrededor de posiciones de equilibrio, y por tanto, la distancia promedio entre los dos centros (d1) es mayor y el sistema dilata. En la figura, para simplificación se ha representado una vibración esférica alrededor del centro, por bien que en realidad no tiene esta forma).Intuitivamente, es fácil imaginar que a mayor temperatura, más amplia es la vibración, y más grande la distancia entre los átomos, con el límite de estabilidad del sistema (transformación o fusión, en el caso de los cristales).

En los cristales, la situación es más compleja porqué el sistema es tridimensional, con enlaces de diferentes energías, y existen interacciones entre los átomos, ypor tanto, el aumento de temperatura no siempre implica un aumento de las distancias, si no que, a veces, hay contracción.

Hasta en cristales formados por una solo tipo de átomos, a menudo los enlaces en diversas direcciones son diferentes (este es el caso del grafito o de los polimorfos del azufre, por ejemplo), y por tanto, es de esperar, comportamientos diferentes en las diferentesdirecciones. Esto lleva a suponer que el fenómeno puede ser, frecuentemente, anisotrópico.

Siendo la dilatación térmica anisotrópica, las diferentes variaciones de dimensiones en las diversas direcciones puede causar la deformación de los poliedros de coordinación y la variación de las dimensiones de la celda fundamental. De hecho, estas variaciones son del orden de 10-5 A/ºC.

2.2.Dilatación de los Sólidos
La dilatación de los sólidos con el aumento de la temperatura ocurre porque aumenta la energía térmica y esto hace que aumente las vibraciones de los átomos y moléculas que forman el cuerpo, haciendo que pase a posiciones de equilibrio más alejadas que las originales. Este alejamiento mayor de los átomos y de las moléculas del sólido produce su dilatación en todas las...