DILATACION LINEAL

DILATACION LINEAL

Linear Dilation

Diana Carolina Angarita1, Diego Alejandro Bautista1, Yesenia Pulido 2, Diego Chacon3

Resumen[pic 2]

En este informe se pretende encontrar de forma experimental el valor del coeficiente de dilatación térmica para varillas de diversos materiales tales como el hierro, el aluminio, el cobre y el bronce; por lo tanto, se trabajaron con la medición de variables como longitud y temperatura, con ayuda de elementos como el tornillo micrométrico y el termómetro respectivamente. Así mismo, se determinó el valor de la incertidumbre para cada material y el porcentaje de error obtenido.

Palabras claves: longitud, varilla, dilatación, temperatura.

        Abstract

This report is to find experimentally the coefficient of thermal expansion for rods of various materials such as iron, aluminum, copper and brass; so they worked with the measurement of variables such as length and temperature, using elements such as micrometer and thermometer respectively. Furthermore, the uncertainty value for each material and the error rate obtained was determined.

Keywords: length, rod, expansion, temperature.

[pic 3]

1. Marco Teórico

Dilatación térmica

De una forma general, cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo (sólido o líquido), aumentamos la agitación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto causa un alejamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo (dilatación térmica). Por otra parte, una disminución en la temperatura de un cuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones (construcción térmica).

Dilatación lineal

La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.

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Figura 1. Variación de la longitud de la varilla de acuerdo a la temperatura.

Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud inicial L0 y temperatura θ0.

Si calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación de temperatura Δθ, notaremos que su longitud pasa a ser igual a L, como se puede observar en la figura 1.

Matemáticamente podemos decir que la dilatación es:

                (1)[pic 5]

Así mismo podemos escribir que la dilatación lineal es:

[pic 6]

                   (2)                                                                                               

Donde:

L0 = longitud inicial.

L = longitud final.

ΔL = dilatación (DL > 0) ó contracción (DL < 0)

Δθ = θ0 – θ (variación de la temperatura) α = es una constante de proporcionalidad característica del material que constituye la barra, denominada como coeficiente de dilatación térmica lineal.

De las ecuaciones I y II tendremos:

[pic 7]

                        (3)[pic 8]

Reloj comparador:

Un reloj comparador o comparador de cuadrante es un instrumento de medición de dimensiones que se utiliza para comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte. Consta de un mecanismo de engranajes o palancas que amplifica el movimiento del vástago en un movimiento circular de las agujas sobre escalas graduadas circulares que permiten obtener medidas con una precisión de centésimas o milésimas de milímetro (micras).

[pic 9]

Fig. 2. Reloj comparador

1. Propósitos y materiales

Propósitos

• Observar el aumento de longitud de una varilla debido al incremento de temperatura.
• Medir el coeficiente de dilatación lineal de algunos materiales.

Materiales

• Micrómetro
• Varilla (bronce, hierro, aluminio, cobre)
• Termómetro
• Manguera
• Reglas
• Base para la varilla
• Recipiente para vaporizar.

1. Procedimiento experimental.

Se determinó las longitudes de las varillas que se dieron para la práctica; en seguida se midió la temperatura del tubo del aparato de dilatación y se calibró el tornillo micrométrico.

Se puso a calentar el agua hasta que el vapor de agua saliera y atravesara la varilla de hierro y luego de algunos minutos se midió la temperatura; luego se tomó la lectura en el tornillo micrométrico de la variación de la longitud de dicha varilla; dicho procedimiento se realizó tres veces para cada una de las varillas de cobre, bronce y aluminio; por lo tanto, se calcularon los valores del coeficiente de dilatación lineal para cada material.

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