Termodinamica

EXPANSION TERMICA

AUTORES:
Fernando Enrique Mixco Durán.
Alberto José Rivas Rivera.
Jorge Luis Recinos Claros.
Fredi René Romero Rivera.
Mesa no.2
Laboratorio 4b

INSTRUCTORES:
Ricardo Fuentes.
Julio Peña.

Resumen.

En el presente trabajo se tiene como objetivo explicar teórica como prácticamente el fenómeno de la expansión de los cuerpos debido a cambios de temperatura.
Esimportante resaltar que se clasifican en tres tipos de expansión térmica, las cuales son la expansión lineal (especialmente medida en sólidos), la expansión de superficie y la expansión volumétrica. (Tanto sólidos como líquidos) Además es de mucha importancia reconocer que para calcular estas expansiones se trabajan con constantes que son propias para cada material sea solido o liquido, que son losllamados coeficientes de expansión térmica.
De igual forma, a través de la observación de los tres experimentos que se realizaron, se enlistan una serie de procedimientos que fueron ejecutados para su realización, como también se enumeran ciertas conclusiones que ejemplifican lo que se comprendió a través de los resultados que revelaron los experimentos.

Palabras claves.
Coeficiente lineal,coeficiente volumétrico, coeficiente superficial, cambio de temperatura, líquidos, sólidos.

Introducción teórica.

Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.[1]
Como se menciono en el resumen, existen tres formas de calcular los efectos que producenlos cambios de temperatura, los cuales se explicaran a continuación:

• Expansión Lineal La expansión o contracción del cuerpo de una dada dimensión L viene dada por:
[pic]
Donde:
α=coeficiente de dilatación lineal [1/C°]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial.
Tf = Temperatura final
Losmateriales se dilatan (expandan) al aumentar su temperatura. Esto ocurre porque los átomos vibran con mayor amplitud y las distancias medias intermoleculares aumentan.[2] La separación promedia entre los átomos aumenta.
Eso es lo que representa el Modelo atómico de un solido, que supone que los átomos se unen entre si por medio de resortes que reflejan la naturaleza elástica de las fuerzas interátomos•Expansión de Superficie.
La expansión de un cuerpo puede ser calculada también a través de su área o superficie. Es importante recalcar que este tipo de expansión es utilizada solo para sólidos, puesto que resultaría imposible a calcular el área inicial y la final de un fluido, en este caso de líquidos.[3]
El coeficiente superficial es aproximadamente 2 veces el coeficiente lineal de cadamaterial en específico.

• Expansión Volumétrica.
Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a unincremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por:

Donde:
β : Coeficiente volumétrico
V°: Volumen inicial.
T0 : Temperatura inicial.
Tf : Temperatura final

Por eso que cuando se habla de la dilatación volumétrica de un cuerpo se considera que todos los radios hasta los interiores cambian con la temperatura y lo hacen de manera lineal y equitativa en todos sus ladoscomo lo muestra la figura.

Además se identifican a los líquidos como los que poseen un coeficiente de volumen (β) ,mayor al de los sólidos, con lo que se intuye que los fluidos incompresibles se dilatan más que los sólidos.

Materiales y métodos.

MATERIALES

(1 aparato de expansión lineal
(1 caldera de vapor
(1 tubo conector de goma
(1 termómetro
(3 varillas de diferente material...