Dilatacion Lineal

INTRODUCCION

Todo los que nos rodea esta continuamente en un sistema térmico, donde los cuerpos interactúan entre si, y la energía pasa de un objeto a otro buscando su equilibrio, en dicho proceso los cuerpos responden al cambio de temperatura. Variando en partes sus propiedades y atributos, un claro ejemplo es el fenómeno de dilatación lineal. Que consiste en la variación de la longitudde un cuerpo producto del cambio de temperatura y la estructura del mismo. De ahí, que cada cuerpo interactúe de manera diferente aun si se encuentran en un mismo sistema.

. OBJETIVOS@


Analizar el fenómeno físico de dilatación lineal.
Comprender la relación que existe entre la estructura del material y dicho fenómeno.
Calcular el coeficiente de dilatación lineal a partir delos datos obtenidos de la gráfica del experimento.
Comparar los valores teóricos con los prácticos.

Marco teórico.

DILATACIÓN

Los efectos más comunes que ocasionan las variaciones de temperatura en los cuerpos o sustancias, son los cambios de sus dimensiones y los cambios de fase. Nos referiremos a los cambios de dimensiones de los cuerpos sin que se produzcan cambios de fase.Llamamos dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoría de los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.

DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS

Es el cambio de cualquier dimensión lineal del sólido tal como su longitud, alto o ancho, que se produce al aumentarsu temperatura. Generalmente se observa la dilatación lineal al tomar un trozo de material en forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio de temperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la longitud. Si la longitud de esta dimensión lineal es Lo, a la temperatura to y se aumenta la temperatura a t, como consecuencia de estecambio de temperatura, que llamaremos Δt se aumenta la longitud de la barra o del alambre produciendo un incremento de longitud que simbolizaremos como ΔL
Experimentalmente se encuentra que el cambio de longitud es proporcional al cambio de temperatura y la longitud inicial. Lo. Podemos entonces escribir:
ΔL = α ot. Lo. Δt (1)Figura 1.1 Variación de l.

Donde α es un coeficiente de proporcionalidad, que denominado “coeficiente de dilatación lineal”, y que es distinto para cada material.
Si tenemos una longitud final como la sumatoria entre la longitud inicial y ΔL, entonces, sustituyendo (1) tenemos:

L= Lo + αLo ∆T
L= Lo (1 + α∆T)

Para comprender la dilatación, es conveniente visualizar el fenómeno anivel microscópico, la expansión térmica de un sólido sugiere un aumento en la separación promedio entre los átomos en el sólido.
Debido a que la energía vibracional aumenta conforme lo hace la temperatura, la separación promedio entre los átomos aumenta con la temperatura y el sólido como un todo se expande. Recordemos, que la energía potencial molecular, se puede expresar como la suma delas energías cinética media, rotacional y vibracional:

Em = Ekmed + Er + Ev,
Donde Ekmed, representa la energía cinética media, Er, la energía rotacional, y Ev la energía vibracional.

Figura 1.2 Variación Distancia vs Energía

Toma de Datos

La obtención de los datos se realizó de la siguiente forma:

Los datos de la variación de la longitud con respecto al cambio detemperatura fueron tomados experimentalmente, a través de los sensores y el software Data Studio.

FOTOS


•Resultado del proceso anterior se obtuvo lo siguiente:

DATO Aluminio Cobre vidrio
Lo cm 42
∆TC 65.8
∆Lcm 0.073
L cm
T

4. Análisis

1. Con los datos tomados se procedió a calcular los coeficientes de dilatación para cada uno de los materiales....