Dilatacion

Coeficiente de dilatación lineal.


Universidad del Atlántico
Física

05-04-2013


Resumen


Para determinar el coeficiente de dilatación térmica del cobre, bronce y aluminio, se realizó el experimento tomando cada una de las varillas y se colocaron en el dilatómetro luego se unieron mediante las mangue- ras al termostato el cual quedo sujeto al apretar el tornillo, el dilatómetro secalibro a cero y tenía que hacer contacto con el extremo libre de la varilla. Esto se realizó con el fin de obtener el coeficiente de dilatación térmica de los diferentes materiales que se utilizaron (cobre, bronce y aluminio) y compararlo con el teóri- co. Se obtuvo una mejor compresión acerca del coeficiente de dilatación y por medio de la gráfica se pudo calcular el coeficiente experimental.Palabras claves: dilatación, térmica, lineal.

Abstract

To determine the thermal expansion coefficient of copper, brass and aluminum, the experiment was conducted by taking each of the rods and placed in the dilatometer then joined to the thermostat through hoses which was subjected to the tightening of the screw, the dilatometer is calibrate to zero and had to make contact with the free endof the rod. This was done in order to obtain the coefficient of thermal expansion of the different materials used (copper, brass and aluminum) and compared with the theoretical. Obtained a better understanding about the thermal expansion coefficient and by the graph is able to calculate the experimental coefficient.

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Keywords: expansion, thermal, linear.1. Introducción

Por lo general todos los materiales se expanden al aumentar su temperatura, esto debido, a que sus moléculas o átomos se mueven con mayor rapidez y, en promedio, se alejan entre sí originando la expansión o la dilatación del material, así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse; este comportamiento de respuesta ante la temperaturase expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica En el siguiente experimento se desea determinar dicho coeficien- te de los metales en estudio y compararlos.

2. Discusión Teórica


Los átomos que componen un sólido vibran entorno a una posición de equilibrio cuando el sólido se encuentra a una determinada temperatura. Si se produce un aumento de temperatura la ampl i- tud devibración de los átomos aumentan, lo cual se traduce en un incremento de la distancia pro- medio entre átomos vecinos. Se puede decir entonces que una consecuencia evidente del cambio de temperatura en un cuerpo es el cambio en sus dimensiones el cual se denomina dilatación térmica.



Figura 1: a) Longitud inicial de la varilla b) dilatación luego de un incremento de temperatura

Supongamos unabarra solida cuya longitud tiene un valor Lo cuándo se encuentra a una tempera- tura To (figura 1-a) cuando su temperatura alcanza el valor T (T > To) su longitud es L (Figura 1-b). Esto quiere decir que la barra ha experimentado una dilatación lineal ΔL = L – Lo debido al incre- mento de temperatura ΔT = T – To. En este caso el coeficiente de dilatación lineal de la barra, α, se define de lasiguiente manera:



(1) Que da la relación entre la longitud de la barra y su temperatura. Esta expresión es la que se utiliza-
ra a lo largo de la práctica para calcular el coeficiente de dilatación de las diferentes barras.



3. Métodos Experimentales


Para esta experiencia se utilizaron los siguientes materiales:1. Agua
2. Termostato
3. Termómetro
4. Dilatómetro con comparador de caratula.
5. Soporte graduado
6. Varillas de diferentes materiales



Figura 2. Montaje del sistema.

De acuerdo con la ecuación, para obtener el coeficiente de dilatación lineal de las diferentes vari- llas, se midió como vario la longitud de las mimas en función de su temperatura. A continuación se especifica...