dilatometro

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA

Dilatómetro y Calorímetro Wuilfran Peralta, Luis Díaz, Wesly Hernández, Moisés López. Profesor Henry Núñez. Grupo CN1 – Mesa 5. 19-08-2011 Laboratorio Física calor y ondas, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla Colombia.

Resumen

1. Introducción

Se denomina dilatación térmica al aumento 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. Un método para determinar cuánto se dilata un material cualquiera, es por medio del dilatómetro a partir del cambio de temperatura el calculara cuanto se a dilato, así como El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos.

Construido por Diego Rostriaga, Madrid. Durante el s. XVIII nacen y se perfeccionan los primeros dilatómetros, permitiendo elaborar tablas suficientemente exactas de coeficientes de dilatación lineal, muy utilizados por científicos e ingenieros en tiempos posteriores. Este fue utilizado como instrumento de demostración ya que por su propia construcción era imposible medir con precisión los coeficientes de dilatación lineal de distintos materiales

Palabras claves Dilatómetro, dilata, temperatura, calorímetro, calor, térmica.

Dilatómetro es un instrumento científico para medir el cambio del volumen. Son instrumentos utilizados para medir la expansión/contracción relativa de sólidos en diferentes temperaturas.

2. Fundamentos Teóricos

Abstract

Un uso familiar de dilatómetro es el termómetro de mercurio, en el cual el cambio en el volumen de la columna del líquido se lee de una escala graduada. Porque el mercurio tiene una expansión termal bastante constante sobre gamas de temperaturas normales, los cambios de volumen se pueden relacionar directamente con la temperatura.

It is called thermal expansion to increase length, volume or some other metric dimension suffers a physical body due to temperature change that occurs in itby any means. A method for determining how any material expands, it is through the dilatometer from the calculated tempera ture change is to dilate as well as The calorimeter is an instrument used to measure the amounts of heat supplied or received by the bodies .

La expansión térmica es definida por Es así como su definición termodinámica es también un parámetro importante de la ingeniería.

Key words

Dilatometer, dilates, temperature, calorimetric, heat, thermal.

Los dilatómetros han sido usados para control de calidad en materiales o en producción.

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sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica.

El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

3. Desarrollo experimental

El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como

Funcionamiento básico Muchos calorímetros utilizan el principio de carga dual, en el cual una absorbe mientras que la segunda actúa como temperatura de referencia. El sensor de temperatura registra la diferencia entre las temperaturas de las dos cargas. En teoría los efectos de las fluctuaciones de la temperatura externa se cancelan debido a la simetría, sin embargo si los alrededores no tienen una temperatura uniforme el gradiente de temperatura puede causar error. El elemento de absorción de la carga es usualmente un thin film resistor, aunque dieléctricos de bajas pérdidas son usados para las versiones de guías de ondas. El sensor de temperatura es montado en el lado de afuera de la carga en una posición donde no es influenciado directamente por los campos electromagnéticos. Siendo ésta una de las características

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en primera aproximación viene dado por:

distintivas de un calorímetro y es esencial para su alta precisión.

4. Cálculos y análisis De Resultados

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 un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:

Dilatación lineal El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:

Donde ΔL, es el incremento de su integridad física cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:

Esta última relación prueba que , es decir, el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.

Donde: α=coeficiente de dilatación lineal [°C-1] L0 = Longitud inicial Lf = Longitud final T0 = Temperatura inicial. Tf = Temperatura final

5. Conclusiones Para determinar el coeficiente de dilatación de un material es recomendable utilizar el dilatómetro como instrumento de medición por el cual se determina el coeficiente del material a medir.

Dilatación volumétrica Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que

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