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´ ´ DILATACION TERMICA
Beatriz Carrasco Torres y Pablo Mart´ ınez
Laboratorio, 2010-1011

14 de marzo 2011-pdf.Versi´n 2 o

RESUMEN En la pr´ctica se encontr´ el coeficiente de expansi´n lineal α de 3 barras a o o met´licas diferentes aplicando la formula conocida para poder calcular este a valor.

1.

´ INTRODUCCION
1.1. Objetivos.

Calcular el coeficiente de expansion lineal α devarillas de diferentes materiales tales como: aluminio, cobre y acero.

1.2.

Teor´ ıa.

Los ´tomos que componen un s´lido vibran en torno a una posici´n de a o o equilibrio cuando el s´lido se encuentra a una determinada temperatura. Si o se produce un aumento de temperatura la amplitud de vibraci´n de los o a ´tomos aumenta, lo cual se traduce en un incremento de la distancia promedio entre´tomos vecinos. Se puede decir entonces que una a consecuencia evidente del cambio de temperatura en un cuerpo es el cambio en sus dimensiones, el cual se demonina dilataci´n t´rmica. o e Supongamos una barra s´lida cuya longitud tiene un valor Lo cuando se o encuentra a una T0 ,(Figura 1-a). Cuando su temperatura alcanza el valor T (T > T o) su longitud es L (Figura 1-b). Esto quiere decir que labarra ha experimentado una dilataci´n lineal ∆L = L − L0 debido al incremento o de temperatura ∆T = T − T0 , en este caso el coeficiente de dilatacion lineal de la barra,(α), se define de la siguiente manera: ∆L L0 ∆T

α=

Reescribiendo esta ecuaci´n tenemos: o 1

Figura 1: dilataci´n t´rmica o e

∆L = αL0 ∆T L-L0 = αL0 (T − T0 ) que nos da la relaci´n entre la longitud de la barra y sutemperatura. Esta o expresi´n es la que utilizaremos a lo largo de la pr´ctica para calcular el o a coeficiente de dilataci´n de las diferentes barras que analizaremos. o

2.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
2.1. Materiales.

Tubos met´licos (Acero, Aluminio,Cobre). a Soporte para el tubo, con dilat´metro con man´metro de reloj (Reso o olucion de 0.01mm). 2

Termistor. Regla Milimetrada. Generadorde Vapor.

2.2.

Desarrollo experimental.

1. Colocamos la primera varilla met´lica en el soporte del dispositivo, la a ajustamos y tomamos la medida de la varilla, del extremo sujetado hasta el otro. Esta ser´ nuestra longitud inicial Lo. a 2. En el recipiente que contiene agua lo empezamos a calentar y el agua en forma de gas pasara a trav´s de una manguera que conecta a este e recipientecon la parte interior de la varilla, provocando as´ que esta ı empiece a dilatarse. 3. Cuando observemos en el indicador que la varilla ha alcanzado su m´xima dilataci´n, es decir que ya no sigue increment´ndose medimos a o a con el term´metro a que temperatura se encuentra y la anotamos en o la tala como temperatura final. 4. Ahora conociendo estos datos podemos ya calcular el incremento delongitud de la barra y a su vez el coeficiente de dilataci´n lineal. Anoo tamos los valores obtenidos en la tabla y procedemos a hacer lo mismo con la segunda barra y la tercera barra. 5. Cuando ya conozcamos el coeficiente de dilataci´n para ambas barras, o las comparamos con una tabla de coeficientes y elementos para poder identificar cu´les fueron los materiales con los que trabajamos. a 6. Realizamosel c´lculo de error para cada una de las mediciones obtenidas a y respondemos las preguntas que se citan en esta pr´ctica. a

3.
Aluminio.

TOMA DE DATOS
Medidas realizadas.

3.1.

3

Figura 2: procedimiento experimental

Incremento de longitud/(mm) Resistencia/Ω 0.85 10.76 0.80 11.75 0.75 12.97 0.70 14.36 0.65 15.86 0.60 17.57 0.55 19.54 0.50 21.60 0.45 23.90 0.40 26.70 0.35 30.500.30 34.20 0.25 39.10 0.20 44.80 0.15 51.10 0.10 60.50 4 0.05 72.30 0.00 85.20

Temperatura/(o C) 80 78 75 72 69.5 67 64 61 58.5 56 52 49.5 46.5 43 40 36 32 28.5

La longitud inicial de la barra de aluminio a una temperatura ambiente de 21o C es de : Lo=0.751m. Cobre.

Incremento de longitud/(mm) 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

Resistencia/Ω 11.5...
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