Varios

EXPERIMENTO IFA3

LABORATORIO DE FÍSICA AMBIENTAL

"MEDIDA DEL COEFICIENTE LINEAL DE EXPANSIÓN
TÉRMICA"

MATERIAL:

1 (1)
2 (1)
3 (1)
4 (1)
5 (1)
6 (1)
7 (1)
8

BANCO DE MEDIDA DE 70 CM DE LONGITUD DOTADO DE DIAL
MICROMÉTRICO Y TERMISTOR.
GENERADOR DE VAPOR.
POLÍMETRO, USO DE ÓHMETRO.
TUBO DE COBRE.
TUBO DE ALUMINIO.
TUBO DE ACERO.
VASO DE 250 ML.
REGLA MILIMÉTRICA(COMPARTIDA).

OBSERVACIONES:
ANTES DE CONECTAR EL GENERADOR DE VAPOR CERCIÓRATE DE QUE TIENE
AGUA EN SUS 3/4 PARTES. AL CAMBIAR DE TUBO METÁLICO ESPERA A QUE SE
ENFRÍE, DESCONECTA EL TUBO QUE TRANSPORTA EL VAPOR Y EL CONTACTO
DEL TERMISTOR SITUADO EN SU CENTRO. REALIZA ESTAS OPERACIONES CON
EXTREMA PRECAUCIÓN.
¡ATENCIÓN CON EL NIVEL DE AGUA EN EL GENERADOR DE VAPOR!.

M.Ramos

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EXPERIMENTO IFA3

LABORATORIO DE FÍSICA AMBIENTAL

"Medida del coeficiente lineal de expansión térmica"

I.- Introducción al experimento:
La experiencia que vais a realizar tiene por objetivo la medida del coeficiente de dilatación
lineal de tres metales diferentes: acero, aluminio (98.9% Al, 0.7% Mg, 0.4% Si) y cobre (99.5%
Cu,0.5% Te). Dicho coeficiente nos expresa ladependencia de la longitud de las muestras con su
temperatura y tiene importancia en el estudio de las ecuaciones de estado de los diferentes
materiales, a través de las relaciones termodinámicas adecuadas [1] [2].
La mayor parte de los materiales se dilatan cuando se realiza una transformación isóbara (a
presión constante) en la que aumente su temperatura, siempre que no haya ningún proceso decambio de fase en dicha transformación. Generalmente, en el caso de sustancias sólidas, el calor
que se introduce en el sistema para aumentar su temperatura hace aumentar la amplitud de vibración
de los átomos que componen el material y con ello la separación media entre ellos, este efecto
corresponde a una dilatación macroscópica.
Si suponemos un objeto de longitud, L, sometido a un cambio detemperatura ∆ T,
suficientemente pequeño, podemos considerar proporcional la dependencia entre el aumento de
longitud total de la muestra, ∆ L, y su aumento de temperatura. Para casos más generales consultar
[1].
Matemáticamente, lo podríamos expresar como sigue:

∆L=αL∆T

(1)

donde α es el denominado coeficiente lineal de dilatación térmica, objeto de medida en esta
experiencia, siendosus dimensiones [1/ºC] o [1/K] en el Sistema Internacional de unidades (SI).

2

En materiales anisótropos α es diferente en cada dirección de simetría, en aquellos
isótropos, como los que se proponen en el experimento, el coeficiente de dilatación lineal es el
mismo en todas las direcciones. Por ello, con una sóla medida se determina completamente el
coeficiente de dilatación cúbico.Por otro lado, ya que el rango de temperatura en el que se van a realizar los ensayos [Tamb,
Tebullición], es pequeño. Se puede considerar que en dicho intervalo el parámetro α no depende
de la temperatura, aproximación que se ha realizado en la ecuación (1).

II.- Aparatos:
El material del que consta el experimento está formado por tres tubos de diferentes
materiales y huecos, de tal suerteque puede fluir a su través vapor de agua, generado por el
denominado generador de vapor. Los tres tubos están dotados de un soporte para la conexión de
un termistor [2], en su parte central, de los que sólo se aprecia un pequeño tornillo donde se
engancha la arandela que tiene embutido el sensor que exteriormente se conecta al polímetro en su
función de óhmetro [2], que permite determinarindirectamente a través de la respuesta eléctrica del
termistor la temperatura en equilibrio del dispositivo, temperatura que se considera uniforme a lo
largo de toda la muestra. Observad que en la base del banco de pruebas aparece una tabla de
conversión, no lineal, entre respuesta eléctrica (resistencia) del dispositivo y temperatura medida,
para reducir el error de conversión es conveniente...