Coeficiente de Dilatacion

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COEFICIENTE DE DILATACION LINEAL OBJETIVO: 

Determinación de los coeficientes de expansión térmica lineal de las varillas de vidrio, cobre y aluminio.

INTRODUCCION: En esta experiencia hablaremos del desarrollo del presente informe de laboratorio encontraremos las actividades realizadas, datos tomados, inconvenientes encontrados y resultados obtenidos en la comprobación del procedimiento térmico de DILATACION LINEAL en metálicos homogéneos, del cual fue el tema y respectivo marco teórico para su realización. De igual manera se presenta un prontuario de los elementos, sustancias y herramientas usadas, sin las cuales hubiese sido extremadamente difícil comprobar y poner en práctica los conocimientos acerca de dicho tema.

FUNDAMENTO TEORICO: Hay algunas sustancias, cuyos volúmenes se contraen y otros cuyos volúmenes se dilatan con la variación de la temperatura aproximadamente. La experiencia pone en evidencia que la dilatación de los cuerpos depende, además de las sustancias de que se trate, de las dimensiones iniciales y del incremento de temperatura. Tratándose de un alambre delgado el aumento de longitud es mayor sea el incremento de temperatura. Da la ley de la dilatación se tiene:

Dónde: Longitud final

coeficiente medio de dilatación lineal

Longitud inicial

variación de temperatura

Destaquemos que el coeficiente medio de la dilatación lineal se defino convencionalmente entre las temperaturas Tº Y ºC, elegida como temperatura de referencia. En la experiencia la temperatura inicial de la temperatura del ambiente diferente de 0ºC. la longitud inicial se calculara entonces.

Se supone que el valor de

es obtenido para la temperatura comprendidas entre 0ºC Y

.

Teniendo, en cuenta la ecuación anterior:

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Siempre que se tenga un coeficiente del tipo

, si X es mucho menor que el , se puede

escribir de la forma: a(1-X) con gran aproximación. Aplicando a este caso se tiene:

Si despreciamos los términos de mayor potencia queda:

Dónde: Longitud final

temperatura de ambiente

Longitud de temperatura de ambiente Temperatura final Para sus relaciones con la fatiga térmica tenemos en cuenta la definición del módulo de Young:

O También Finalmente se obtiene:

MATERIALES Y EQUIPOS: Un aparato aparato de dilatación térmica lineal

Una regla graduada de un metro

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Un pie de rey

Transportador

Tubos de cobre, aluminio y vidrio

Termómetro

PROCEDIMIENTO:



El valor del aumento del temperatura puede obtenerse teniendo en cuenta que la temperatura inicial es la del medio ambiente y que la temperatura final es la temperatura de ebullición del agua en la cuidad de Tacna y por consiguiente será la temperatura del vapor de agua que pasara por el tubo de prueba. El ángulo que gire la aguja se puede medir fácilmente y a partir de él se calcula la dilatación de la varilla. Para el cálculo lo debe de tenerse presente que el eje de la aguja no se mantenga fijo sino que se traslada mientras ella gira y por consiguiente la dilatación de la varilla no será el producto del radio de la aguja por el ángulo que ha girado, sino el doble de este valor.

 

Disponer el equipo de acuerdo a las indicaciones del profesor de práctica. Mientras no hierva el agua el matraz no debe ser tapado.



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 

Medir la longitud libre del tubo entre sus puntos de apoyos. Cuando el agua este en ebullición tapar el matraz para obligar al vapor pasar por el tubo de prueba y observe el giro de la aguja.



Después de que ha cesado la dilatación medir el ángulo que ha girado la aguja que nos permitirá calcular la dilatación del tubo de prueba.



Proceder de este modo para las varillas de prueba de vidrio, cobre y aluminio. Repetir 2 veces la experiencia tomando las mediciones correspondientes en cada caso. Y así hallar un valor promedio en todos los casos.

ç

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CUESTIONARIO: 1.- Determinar experimentalmente el coeficiente de dilatación lineal del vidrio, cobre y aluminio? Datos obtenidos en el laboratorio Para el vidrio

79.4

0.055

18

98

0.01535889742

79.4

0.055

18

98

0.03071779484

75

0.055

18

98

0.0671951762

75

0.055

18

98

0.04031710572

Halando :

  

Para el aluminio

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Halando :

  

Para el cobre:

74.9

0.055

18

98

0.06527531402

74.9

0.055

18

98

0.0671951762

Halando :

  

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CONCLUCIONES: 

Con esta experiencia de laboratorio podemos concluir que existe una relación entre el cambio de temperatura, y la estructura del material y el cambio de longitud debido al fenómeno de dilatación lineal. Además se concluye que la magnitud de este valor esta entre el intervalo de cantidad pequeña, lo que nos sugiere que el cambio de longitud en un cuerpo debido ala variación de temperatura es pequeño.



Debido a que el coeficiente de dilatación a es una constante para cada metal; la



dilatación va a depender única y exclusivamente de . Si tenemos dos barras de un mismo material (vamos a considerar para este ejemplo solo una barra de igual material) una de mayor longitud que la otra le aplicamos la misma

los

van a ser distintos para cada una de las barras en la de mayor

longitud el

BIBLIOGRAFIA:   

Física General – 3º Edición - Sears Zemansky - Edit. Aguilar -Física General y Experimental- Goldomberg- Tomo I – Editorial Interamericana. Manual de Experimentos de Física General – UNI.

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