Informe De Dilatacion Termica

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE FISICA
LAB. FISICA INTEGRADO
PROF: JONNY DE ABREU

PRACTICA 3
Dilatación termica

ELABORADO POR:
GUSTAVO FIGUEROA

CARACAS, MAYO DE 2012
Introducción
La dilatación térmica es el aumento de alguna longintud de un cuerpo debido al cambio de temperatura que existe en el o en su medio. En la practica trabajaremoscon cilindros que determinaremos su longitud luego de baños térmicos también veremos dilatación en los liquidos y la utilización del termoemtro de mercurio.

Objetivos
Determinar el coeficiente lineal de dilatación térmica para diversos materiales.
1. Utilización del termómetro de mercurio.
2. Utilizar el barómetro para la medición de la presión atmosférica.
3. Interpolar y manejarlas tablas termodinámicas de vapor de agua.
4. Determinar el material de cada barra examinada en el laboratorio.

Marco teorico
Dilatación térmica
Casi todos los sólidos se dilatan cuando se calientan, e inversamente se encogen al enfriarse. Esta dilatación o contracción es pequeña, pero sus consecuencias son importantes.
La temperatura no es más que la expresión del grado de agitación delas partículas o moléculas de una sustancia. Cuando se da calor a un sólido se está dando energía a sus moléculas; éstas, estimuladas, vibran más enérgicamente. Es cierto que no varían de volumen; pero se labran un espacio más grande para su mayor oscilación, de manera que al aumentar la distancia entre molécula y molécula el sólido concluye por dilatarse. La fuerza que se ejerce en estos casos esenorme.
Existen diferentes tipos de dilataciones:
* Dilatación lineal
La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.
Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud inicial L0y temperatura θ0.
Si calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación detemperatura Δθ, notaremos que su longitud pasa a ser igual a L (conforme podemos ver en la siguiente figura):
Matemáticamente podemos decir que la dilatación es:

Pero si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación de temperatura, o sea, 2Δθ, entonces observaremos que la dilatación será el doble (2 ΔL).
Podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional a la variación detemperatura.
Imaginemos dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la mayor se dilatará más que la menor.
Podemos concluir que, la dilatación es directamente proporcional al larco inicial de las barras.
Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de materiales diferentes, notaremos que la dilatación serádiferentes en las barras.
Podemos concluir que la dilatación depende del material (sustancia) de la barra.
De los ítems anteriores podemos escribir que la dilatación lineal es:

Donde:
L0 = longitud inicial.
L = longitud final.
ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0)
Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura)
α = es una constante de proporcionalidad característica del material queconstituye la barra, denominada como coeficiente de dilatación térmica lineal.
De las ecuaciones I y II tendremos:

La ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a una ecuación de 1º grado y por tanto, su gráfico será una recta inclinada, donde:
L = f (θ) ==> L = L0 (1 + α . Δθ).

* Dilatación superficial
Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones,o sea, la variación del área del cuerpo
Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar una placa metálica de área inicialS0 y temperatura inicial θ0. Si la calentáramos hasta la temperatura final θ, su área pasará a tener un valor final igual a S.

La dilatación superficial ocurre de forma análoga a la de la dilatación lineal; por tanto podemos obtener las siguientes ecuaciones:...