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Estudio de la expansión lineal en distintos materiales y cálculo del coeficiente de dilatación lineal


Enviado por   •  6 de Abril de 2017  •  Informe  •  2.135 Palabras (9 Páginas)  •  400 Visitas

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COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL DE SÓLIDOS

PRUEBA # 1         Estudio de la expansión lineal en distintos materiales

                                        y cálculo del coeficiente de dilatación lineal  

                       

9.1 Objetivos.-

9.1.1 Específicos

- Observar la dilatación térmica lineal en bronce y hierro.

- Calcular y comparar los coeficientes de dilatación lineal de estos materiales.

9.2 Equipo y material.-

- Reloj comparador o dilatómetro.

- Caldera del generador de vapor.

- Tapón de goma.

- Manguera.

- Tubo de drenaje.

- Termómetro.

- Hornilla eléctrica.

- Varillas de bronce y hierro.

- Recipiente recolector.

9.3 Montaje del equipo.-

[pic 1]

9.4 Procedimiento.-

Instrucciones para el armado del equipo:

  • Colocar la mordaza del dilatómetro en el punto de 200 mm.

  • Colocar el tubo con el extremo cerrado sobre la punta del reloj comparador y sujetar suavemente con el tornillo de la mordaza la ranura del tubo correspondiente a 200 mm.
  • Verter 1L. de agua en la caldera del generador de vapor cerrarlo con el tapón, cerrar herméticamente la tapa.
  • Conectar la manguera de salida del generador de vapor al otro extremo del tubo.
  • Conectar una pequeña manguera al tubo de drenaje para la salida de agua y vapor de agua a un pequeño recipiente recolector.

Precaución:

  • Durante el experimento saldrá expulsado vapor de agua caliente del tubo de metal. Incluso luego del experimento puede llegar a salir agua condensada caliente. Hay peligro de sufrir quemaduras.

Instrucciones para la toma de datos

  • Determinar la temperatura ambiente y anotarla.

  • Anotar la longitud L0 de cada tubo.
  • Enchufar la caldera y poner a hervir el agua.
  • Hacer hervir el agua hasta que la aguja del reloj deje de moverse. Medir ΔL en el reloj comparador.
  • Desconectar la caldera con el interruptor y dejar enfriar el dispositivo.
  • Reemplazar el tubo de bronce por el de hierro y repetir el procedimiento anterior.
  • Colocar la mordaza en el punto de 400 mm. Y sujetar el tubo en la ranura correspondiente. Medir ΔL.
  • Colocar la mordaza en el punto de 600 mm. Y sujetar el tubo en la ranura correspondiente. Medir ΔL.

9.5 Tabularios.-

9.5.1 Dilatación térmica del HIERRO

L0

(cm)

ΔL

(cm)

T0

(0C)

TV

(0C)

L

(cm)

20

5 * 10 -3

23

86

20.005

40

23 * 10 -3

23.5

82.5

20.023

60

45 * 10 -3

24

83

20.045

9.5.2 Dilatación térmica del BRONCE

L0

(cm)

ΔL

(cm)

T0

(0C)

TV

(0C)

L

(cm)

20

21 * 10 -3

22

78

20.021

40

48 * 10 -3

22

80

40.048

60

72 * 10 -3

22.5

80

60.072

9.5.3 Determinación de los coeficientes de dilatación

Material

αexp

(0C-1)

αteo

(0C-1)

e

(%)

Hierro

8.758 * 10 -6

12 * 10 -6

27.017

Bronce

20.156 * 10 -6

19 * 10 -6

6.084

9.6 Cálculos.-

- Cálculo L

L = L0 + ΔL

Para el Hierro

  1. L = 20 cm + 5 * 10 -3 cm

L = 20.005 cm

  1. L = 40 cm + 23 * 10 -3 cm

L = 40.023 cm

  1. L = 60 cm + 45 * 10 -3 cm

L = 60.045 cm

Para el Bronce

  1. L = 20 cm + 21 * 10 -3 cm

L = 20.021 cm

  1. L = 40 cm + 48 * 10 -3 cm

L = 20.048 cm

  1. L = 60 cm + 72 * 10 -3 cm

L = 20.072 cm

- Cálculo de ΔL/

De la gráfica 1:

ΔL = a + b * L0

a = (∑ΔL)*(∑L02) – (∑L0)*(∑L0ΔL)

    n*(∑L02) – (∑L0)2

b = n*(∑L0ΔL) – (∑L0)*(∑ΔL)

     n*(∑L02) – (∑L0)2

Para el Hierro

∑L0 = (L0)1 + (L0)2 + (L0)3

...

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