Lab de dilatacion termica en un solido

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Física
Chile

Laboratorio 1:
Dilatación Térmica de un Sólido.-

Nombres
Profesor (a)
: Ayudante :
Asignatura : Física IV: Termodinámica (515212-0)
Fecha de Experimento: 21-09-2010

, Martes 28 de Septiembre 2010

INTRODUCCION.-

Diariamente los materiales o elementos que nos rodean están en contactos conotros sistemas o medios ambientes ajenos a ellos mismo,que los hace variar en sus propiedades fisicoquímicas; a altas temperaturas existe la dilatación y la contracción de los cuerpos con las bajas temperaturas, aunque hay excepciones como el agua.
El alcance del ojo humano es muy limitado para ver los cambios de estado de ciertos materiales y a la vez para distinguir cambios de algunas de suspropiedades fundamentales como ser la longitud, peso, densidad, etc., casi imperceptibles para el humano, el experimento a realizar en dependencias de la Universidad de Concepción y ayudado con ciertos instrumentospara nuestra medición, nosmostrará como una variación térmica,influye en un material haciendo variar su longitud a pesar que es notablemente pequeña,El experimento se enfocaraprincipalmente en una barra de cobre.

OBJETIVOS.-

Determinar el coeficiente de dilatación lineal promedio de un metal (Cu, Al o Fe) entre la temperatura ambiente y la temperatura en la que el metal alanzara su dilatación máxima.

TEORÍA.-
Todo solido al ser calentado aumenta el volumen, fenómeno que es conocido como dilatación térmica, los distintos tipos de dilatación dependen de la naturaleza de lasustancia además la dilatación se define como el cambio en las dimensiones de un material por grado de temperatura también llamado dilatabilidad. El cambio de cualquiera de las dimensiones lineales de un sólido tales como su longitud,ancho o espesor se llama dilatación lineal.
Dilatación lineal: la dilatación de los cuerpos siempre se produce en las tres dimensiones del espacio, de forma que loque aumenta es el volumen. Sin embargo cuando se trata de alambres, o en este caso un tubo de cobre se considera que la dilatación solamente se produce en la dimensión longitudinal.
En intervalos de temperatura comprendidas entre 0°C y 100°C. la dilatación lineal es proporcional al aumento de la temperatura. Así puede verse cuando se duplica la temperatura de una varilla, la longitud de estaigualmente se duplica. La dilatación lineal es proporcional a la longitud inicial del cuerpo dilatado. Si este es homogéneo en la naturaleza de su composición, todas sus unidades de longitud se dilatan por igual, por lo que el alargamiento total aumentara cuanto mayor sea la longitud inicial del cuerpo que se calienta
Coeficiente de dilatación térmica (α): Es el cociente que mide el cambio relativode longitud que se produce cuando un cuerpo solido sufre un cambio de temperatura experimentando una dilatación térmica. Se denomina coeficiente de dilatación lineal de un sólido al aumento de longitud que experimenta la unidad de longitud medida en metros.
Considerando una única dimensión se obtiene el coeficiente de dilatación lineal:

En este caso se mide dado que en sólidos con unadimensión predominante frente a las otras resulta más sencillo medir la variación de esta, dado que son variaciones en general pequeñas.

Dado que el incremento de longitud es pequeño comparado con la longitud inicialse puede poner:

Y entonces:

MATERIALES Y MÉTODOS.-

Materiales.-

* Aparato de Expansión Térmica
* Tester
* Hervidor Eléctrico
* Mangueras de caucho
*Termómetro de mercurio
* Huincha Métrica
* Guantes
* Paño
* Vaso


Procedimiento experimental.-

Para determinar el coeficiente de dilatación lineal de los metales (cobre, aluminio, acero), se necesitara un soporte el cual sostenga el metal a observar, está cañería o tubo de metal será conectada a un hervidor eléctrico de agua, el cual guiara el vapor a través de una...