Solo ciencia

Dilatación Térmica Lineal

Tatiana Escobar, Juan Carlos Daza, John Anibal Bastidas

Programa de Ingenieria Civil, Facultad de Ingenieria Civil, Universidad del Cauca, Popayán Colombia

Recibido: jueves, 26 de mayo de 2010

Resumen
Lo realizado en la práctica es demostrar si el coeficiente de dilatación lineal en realidad depende de la naturaleza del material utilizado. Después derealizar el montaje y las conexiones correspondientes, que más adelante se explicaran con más detalle, se obtienen resultados apreciables como lo son los cambios que sufren las varillas en cuanto a su longitud en consecuencia del aumento de la alta temperatura aplicada. Posteriormente, estos resultados se usan para determinar el coeficiente de dilatación de cada una de las varillas, así y porúltimo se comparan estos resultados con un valor real o teórico que se aproxime con lo cual se cumple con el objetivo y se logra determinar la naturaleza del material de la varilla utilizada, que en las dos observaciones realizadas corresponden al cobre y al acero.

Conceptos claves: Coeficiente de dilatación, naturaleza del material, cambio de longitud
Abstract
That carried out in thepractice is to demonstrate if the coefficient of lineal dilation in fact depends on the nature of the used material. After carrying out the assembly and the corresponding connections that later on were explained with more detail, appreciable results are obtained as they are it the changes that suffer the bars as for their longitude, in consequence of the increase of the high applied temperature. Lateron, these results are used to determine the dilation coefficient of each one of the bars, this way and lastly these results are compared with a real or theoretical value that approaches; with that which is fulfilled the objective and it is possible to determine the nature of the material of the used bar that you/they correspond to the copper and the steel in the two carried out observations.Key concepts: Dilation coefficient, nature of the material, change of longitude

Introducción

El calor produce efectos en los cuerpos de extensión o compresión, lo cual depende de la estructura de éstos.
En los sólidos y en los líquidos el calor produce un aumento en su volumen ligeramente y los gases se expanden de manera considerable con el calor.
Si es una barra metálica sometida a estoscambios de temperatura, ésta sufrirá una deformación longitudinal, es decir, el hecho de que un sólido se expande cuando se lo calienta, siendo el aumento de longitud ∆L proporcional a su longitud inicial l0 y al incremento de temperatura ∆T comunicado.

Marco Teórico

Si calentamos un cuerpo, éste experimenta un incremento en sus dimensiones siendo el aumento de longitud propocional a sulongitud inicial y al incremento de temperatura comunicado, o sea:

∆L= α l0∆T (1)

Donde α es el coeficiente de dilatación lineal, l0 su longitud a T=T0 y ∆L el valor del cambio de longitud al incrementarse la temperatura desde T0 hasta la temperatura Tf; luego ∆T=Tf-T0
De la ecuación (1), despejando α se deduce que:

α =∆Ll0∆T (2)

∆L y l0 deben tomarse enlas mismas unidades, por tanto su relación es un numero puro y α expresa el cambio en longitud, por cambios en grados de temperatura. Las unidades de α son grados recíprocos (centígrados o Fahrenheit), es decir: (°C)-1 ó (°F)-1
A α lo podemos definr como"el aumento que experimenta la unidad de longitud inicial, que se encuentra a una temperatura T cualquiera, cuando se aumenta en ungrado dicha temperatura”,

Sabiendo que ∆L=θ*d (d: diámetro de la varrilla y θ: ángulo indicado por el indicador), obtenemos una ecuación que relaciona el ángulo con la variación de temperatura, esta es una relación lineal:

θ =αLodt , análogo de
y = mx
Si representamos ΔL (eje de ordenadas) en función de ΔT (eje de abscisas), debe obtenerse una recta cuya pendiente, m es igual a:...