Dilatacion termica

I.OBJETIVOS
Comprobar experimentalmente que todos los materiales se expanden o se dilatan bajo la acción del calor. Además la determinación de los coeficientes de dilatación lineal de algunos materiales.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ellapor cualquier medio.
Aparte de su empleo en Termómetros, como se explicó anteriormente, el fenómeno de la dilatación térmica tiene varias aplicaciones. Una por ejemplo es aplicada en los termostatos, aparatos que deben mantener constante la temperatura de un cuerpo o de un lugar determinado.
La dilatación de un sólido, mediante el aumento de la temperatura, indica que existe una separación entresus átomos (o moléculas) aumentada más allá de lo normal. Entonces, si los átomos de un sólido tienden a separarse, se sabe que los átomos del sólido tienden a vibrar, y por ende generan más energía.
En conclusión, todo material se expande o se dilata cuando se llega a una determinada temperatura, donde se produce un cambio de fase.
DILATACIÓN LINEAL
El coeficiente de dilatación lineal,designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:
(1)

Donde ΔL, es el incremento de su integridad física cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que seconsidere, puede despejarse de la ecuación anterior:

(2)

Donde:
α=coeficiente de dilatación lineal [°C-1]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial.
Tf = Temperatura final
COEFICIENTE DE DILATACIÓN
Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de unrecipiente experimenta un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.
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De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen alenfriarse;[1] este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente expresado en unidades de °C-1):
(3)
Sólidos
Para sólidos, el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el coeficiente de dilatación lineal αL. Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitudantes y después de cierto cambio de temperatura, como:
(4)
Puede ser usada para abreviar este coeficiente, tanto la letra griega alfa como la letra lambda.

DILATACIÓN CÚBICA O VOLUMÉTRICA
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 seencuentra que en primera aproximación viene dado por:
( 5 )
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 sesomete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:

Esta última relación prueba que, es decir, el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.
III.PROCEDIMIENTO
Se necesitaron tres barras de diferentes materiales, de...