Expancion Termica

Universidad Nacional Autónoma de Honduras
Facultad de Ciencias



Física General
(FF-104)
Sección: Lunes 7:00 – 9:00am



Practica de Laboratorio
Expansión Térmica
(Expansión Lineal)



















Ciudad Universitaria 24/Abr./2015
Introducción

Muchos materiales se expanden algo cuando son calentados mediante un rango detemperaturas que no producen cambios en las fases. Al agregarle calor aumenta el promedio de la amplitud de las vibraciones de los átomos en el material, el cual aumenta el promedio de la separación entre los átomos. Supongamos que un objeto de longitud  está sometido a un cambio de temperatura. Si  es lo suficientemente pequeño, el cambio en la longitud, es generalmente proporcional a  y.Matemáticamente expresado será: donde  corresponde al coeficiente de expansión lineal del material.

Para materiales que no son isotrópicos, tal como un cristal asimétrico, por ejemplo, puede tener diferentes valores para  dependiendo en el eje a lo largo del cual la expansión es medida.
Puede también cambiar algo con la temperatura, de modo que el grado de expansión dependa no solamente de la magnitud delcambio de temperatura absoluta también.


Marco Teórico

En general los objetos se expanden cuando experimentan incremento de temperatura. La expansión se da normalmente en tres direcciones. En circunstancias podríamos estar interesados en conocer la forma en que se expanden linealmente un objeto incrementando por ejemplo su longitud.
Los cambios de longitud (ΔL) de una varilla metálica tiene quever con la longitud inicial de la varilla, el incremento de temperatura (ΔT) y una propiedad de la materia del cual esta ella la varilla conocida como coeficiente de expansión lineal (representado por la letra griega α). Si deseamos determinar experimentalmente el coeficiente de dilatación lineal de algún material, debemos medir los parámetros restantes y utilizar la siguiente ecuación:Objetivos

1) Realizar un procedimiento experimental para determinar el coeficiente de dilatación lineal de los metales.
2) Determinar el coeficiente de dilatación lineal de metales usando muestras de ellos.


Materiales y Equipo
1) Tubo Dilatómetro
2) Reloj Comparador (Precisión 0.01 mm)
3) Caldera y Mangueras Térmicas de Conexión
4) Regla Métrica (100 cm)
5) Termómetro (120 ◦C)
6) Varillas Metálicasde ¼ de Diámetro
Procedimiento Experimental
Tabla de Datos #1
Metal Utilizado: Aluminio
Lo (mm)
To (◦C)
ΔL (mm)
Tf (◦C)
61 cm
28
26 cm
90

Tabla de Datos #2
Metal Utilizado: Hierro
Lo (mm)
To (◦C)
ΔL (mm)
Tf (◦C)
62.5 cm
28
44 cm
90

Ecuaciones
Aluminio
ΔT = Tf – To
ΔT = 90 ◦C – 28 ◦C
ΔT = 62 ◦C





Hierro
ΔT = Tf – To
ΔT = 90 ◦C – 28 ◦C
ΔT = 62 ◦C



Cuestionario
1) Calcule elcoeficiente de Expansión Lineal del Metal utilizado?
R=/ Los Coeficientes de Expansión Lineal de ambos metales es:
Aluminio: 0.0168 ◦C
Hierro: 2.017 ◦C
2) Tiene información acerca del Coeficiente de Dilatación Lineal del metal con que Ud hizo la práctica? Compare con la tabla que aparece en su texto.


3) Que se puede hablar de un coeficiente de expansión lineal en los líquidos?
R=/ Como la forma de unfluido no está definida, solamente tiene sentido hablar del cambio del volumen con la temperatura. La respuesta de los gases a los cambios de temperatura o de presión es muy notable, en tanto que el cambio en el volumen de un líquido, para cambios en la temperatura o la presión, es muy pequeño. β representa el coeficiente de dilatación volumétrica de un líquido

Los líquidos se caracterizan pordilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos.


4) De ejemplos de Dilatación Térmica en la vida cotidiana?
R=/ Ejemplos y aplicaciones
Para aplicaciones que utilizan la propiedad de expansión térmica, ver bi-metal y mercurio en el termómetro de vidrio.
La expansión y la contracción de los materiales se deben considerar en el...