Coeficiente de expansion Termica

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN TÉRMICA

Mario Guevara Gómez. A82863
e-mail: mguevara19@gmail.com


RESUMEN: El presente trabajo constituye un reporte de la actividad correspondiente a la expansión térmica. Donde se van a determinar los coeficientes de expansión lineal y volumétrica de tres tubos, de aluminio, cobre y acero. La expansión lineal y volumétrica está relacionada al cambio de temperaturaque se logrará realizar mediante la aplicación de vapor dentro de los tubos, para así entender su comportamiento y que variables intervienen en estos.

PALABRAS CLAVES: Expansión térmica. Coeficiente de dilatación. Dilatación lineal. Dilatación superficial. Dilatación volumétrica.


1. INTRODUCCIÓN
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3. Cuando se expone un cuerpo sólido a variaciones de su temperatura, se puede observar un cambioen todas sus dimensiones, ocurriendo una dilatación o una contracción, lineal, superficial o volumétrica.
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5. Nos referimos a dilatación o expansión térmica cuando ocurre un al aumento de longitud, área o volumen de un cuerpo físico debido, muchas veces esto ocurre cuando se aumenta la temperatura. Mientras que nos referimos a contracción como el proceso contrario a dilatación, es decir unadisminución de sus dimensiones. El cambio de estas dimensiones está asociado a propiedades específicas propias de cada material. Por lo que existe una constante o coeficiente que es proporcional al cambio de un material.
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7. Esta es la razón por la que en diferentes estructuras sólidas se contempla la probabilidad de expansión y se toman medidas para evitar algún fallo o accidente en esta. Porejemplo en los puentes se puede notar en sus extremos lo que se conoce como juntas de dilatación o de expansión térmica, para separarlos de la carretera y evitar así que en días calurosos donde se expanden o en días fríos donde se compriman la tensión resultante en el puente lo colapse. De igual forma se pueden ver estas contemplaciones para las vías de los trenes, donde se deja un pequeño espacioentre los rieles.
8. Observamos un proceso de dilatación lineal cuando un cuerpo tiene una de las dimensiones que predomina respecto a las otras, y esta es la longitud. Donde el cambio de su longitud está dado por la ecuación:
9.
10. 1
11.
12. Donde Lf se calcula mediante la ecuación:
13.
14. 2
15.
16. Para la cual el valor  representa el coeficiente deexpansión lineal del metal en estudio y se obtiene mediante la ecuación:
17. 3
18. La dilatación superficial se refiere a una expansión del cuerpo en dos de sus dimensiones. Y la expansión volumétrica es la dilatación del cuerpo en tres dimensiones, donde este crece tanto a lo largo, ancho y alto. El cambio del volumen se obtiene mediante la ecuación:
19.
20.4
21.
22. Y el volumen final se obtiene mediante el cálculo por medio de la ecuación:
23.
24. 5
25.
26. El coeficiente de expansión volumétrica  se puede calcular de la siguiente manera:
27.
28. 6
29.
30. Los metales utilizados en este experimento son isotrópicos, esto quiere decir que sus propiedades son iguales en todas lasdirecciones, por lo tanto se facilita el uso de estas ecuaciones antes mencionadas.
31.
32. Para favorecer la resistencia al cambio de algunas estructuras se crean aleaciones, que al ser mezclas de dos o más materiales metálicos se logra alcanzar un descenso del coeficiente de expansión térmica.
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34. Este proceso de dilatación se aprovecha para usos cotidianos, un ejemplo de esto son lostermómetros que aprovechan que los materiales líquidos tienen un coeficiente de expansión mucho mayor que en los sólidos, en algunos casos se puede afirmar que su dilatación es hasta cien veces mayor que los sólidos. Por esta razón se aprovechan materiales con coeficientes de expansión distintos para la creación de termómetros, como es el caso de los termómetros de mercurio en vidrio. Pues se si ambos...