DILATACIÓN TÉRMICA RESUMEN

DILATACIÓN TÉRMICA

Luisa Fernanda Mahecha Zarate1  Valeria González Castillo1 Angie Nathalia Salamanca Velandia2

RESUMEN

En este informe de física calor ondas se llevara a cabo la determinación del coeficientes de dilatación lineal de una varilla metálica homogénea, en donde se pondrá a prueba por medio del calor ejercido por una fuente llamada steam generator el proceso de evaporación de líquido, el cual se trasladara hacia la varilla por medio de un tubo capaz de soportar altas temperaturas y podremos observar la expansión lineal de una varilla de latón

Palabras Claves: dilatación, temperatura,

OBJETIVOS

Observar el cambio positivo de longitud de una varilla debido al incremento de temperatura

Medir el coeficiente de dilatación lineal de algunos materiales

[pic 2]

MARCO TEÓRICO

La dilatación térmica es el proceso por el cual los cuerpos aumentan su volumen debido a su temperatura. Afecta a todos los estados de agregación de la materia.

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.

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 (conforme podemos ver en la siguiente figura):

Matemáticamente podemos decir que la dilatación es:

[pic 3]

Pero si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación de temperatura, o sea, 2Δθ, entonces observaremos que la dilatación será el doble (2 ΔL).

Podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura.

Imaginemos dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la mayor se dilatará más que la menor.

Podemos concluir que, la dilatación es directamente proporcional al larco inicial de las barras.

Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferentes en las barras.
Podemos concluir que la dilatación depende del material (sustancia) de la barra.

De los ítems anteriores podemos escribir que la dilatación lineal es:

[pic 4]

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 5]

[pic 6]

[pic 7]

la ecuación de la longitud final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a una ecuación de 1º grado y por tanto, su gráfico será una recta inclinada, donde:
[pic 8]

PROCEDIMIENTO

1. Determine la longitud inicial de la varilla
2. Coloque el termómetro en el tubo del aparato de dilatación y mida la temperatura inicial
3. Por medio del tornillo micrométrico tome la lectura inicial de referencia del extremo de la varilla y calibre la lectura como cero
4. Ponga a calentar el agua hasta el vapor de agua pase por el tubo del aparato de dilatación y caliente la varilla. Deje salir el vapor de agua por unos minutos para que se iguale la temperatura a lo largo de la varilla. Mida el vapor de esta temperatura en el termómetro
5. Lea en escala del tornillo el valor correspondiente que es el incremento en longitud de la varilla. Con este valor y con el de la variación de la temperatura, calcule el coeficiente de dilatación lineal de material de la varilla
6. Repita el procedimiento anterior, para medir el coeficiente de dilatación lineal de las otras varillas que se dan para la practica.

RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

En esta práctica utilizamos diferentes materiales para medir sus densidades en diferentes maneras, se tenían sólidos, roca, arena y diferentes líquidos.

Se va a mostrar cada uno de los objetos y como se halló la densidad para cada uno

ROCA

Volumen de agua utilizado: 31 ml

Volumen final de agua al introducir la roca: 35 ml

Volumen desplazado por la roca: 4 ml

Peso de la roca: 10 g

Se utiliza la ecuación (3) para hallar el peso de la roca

[pic 9]

[pic 10]

Teniendo el valor de  se reemplaza en la ecuación (3.2) obteniendo así [pic 11]

Este valor de A corresponde a la velocidad del sonido en Bogotá a 18° en los que nos encontrábamos le día de la práctica

[pic 12]

[pic 13]

Con este resultado sabemos que la densidad de la roca es del [pic 14]

ARENA (DENSIDAD 1400)

Medimos la densidad de la arena, y ya que esta, es un sólido vamos a medirla utilizando la ecuación (1) y haciendo otros cálculos.

Masa de la arena en el picnómetro 66,8 g

Masa del picnómetro: 3,0 g

Diferencia de masas: 63,8g

Vaso de precipitación: 65 ml

Utilizando la ecuación (1) vamos a reemplazar los valores obtenidos

...