8/6/2019 Dilatación lineal de un metal por efecto térmico

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Dilatación lineal de un metal por efecto térmico

Objetivos:

General:Determina y compara la dilatación longitudinal experimentada por diferentes materialesal suministrarles calor.

Específicos:-Comparar los coeficientes de dilatación lineal por efecto térmicos calculados paradiferentes metales.

-Establecer la relación entre los coeficientes de dilatación térmica de elementos de

forma tubular y de forma de varilla de un mismo metal y de otros metales

Introducción:Casi todos los sólidos se dilatan cuando se calientan, e inversamente se contraen alenfriarse. Esta dilatación o contracción es pequeña, pero sus consecuencias sonimportantes. Tal es el caso de la torre Eiffel elaborada en hierro de 300 metros de alto,y quién diría que esta estructura en verano podría expandirse hasta unos 12centímetros, y en invierno podría contraerse hasta unos 6 centímetros. Otro caso es elde los puentes, más específicamente un puente de metal de 50 m de largo que pase de0° a 50 podrá aumentar unos 12 centímetros de longitud; si sus extremos son fijos se

engendrarán tensiones sumamente peligrosas, por eso se suele montarlos sobrerodillos. Otro caso más serían las vías del ferrocarril en las cuales se procura dejar unespacio entre los rieles por la misma razón y este espacio entre los rieles es elcausante del traqueteo de los vagones. Por último, el caso de las carreteras dehormigón se ven a intervalos regulares líneas de material asfáltíco destinadas aabsorber las dilataciones producidas por el calor; de otro modo la construcción saltaríaen pedazos en los días de mucho sol. En busca de corroborar estas situaciones, en ellaboratorio se utilizará cierto procedimiento para determinar y comparar la dilataciónlongitudinal experimentada por diferentes materiales al suministrarles calor.

Introduction:Almost all solids expand when heated and contract when cooled inversely. Thisexpansion or contraction is small, but its consequences are important. Such is the caseof the Eiffel Tower made of iron of 300 meters high, and who would say that thisstructure in summer could be expanded to about 12 centimeters, and in winter couldshrink to about 6 centimeters. Another case of bridges, more specifically a metal bridge50 m long to go from 0 ° to 50 will increase about 12 centimeters long, and if the ends

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are fixed engender tensions are extremely dangerous, so they usually mount on rollers.Another case would be the railroad tracks on which seeks to leave a space between therails for the same reason and this space between the rails is causing the rattle of wagons. Finally, the case of concrete roads at regular intervals are lines of asphaltmaterial designed to absorb the expansion caused by heat, otherwise the constructionwould jump into pieces in the days of sun. Seeking to corroborate these situations, thelaboratory will use a procedure to determine and compare the thermal expansionexperienced by different materials to provide heat.

Marco teórico: El calor puede aumentar la temperatura de un cuerpo o transformarse en t rabajo cuyoresultado es la dilatación, demostrable por medio de una simple experiencia.

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 seprovoca en ella por cualquier medio. El dilatómetro es el instrumento científico utilizadopara medir dichadilatación térmical cambio del volumen.

El coeficiente de dilatación lineal, designado por α L, para una dimensión linealcualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitudantes y después de cierto cambio de temperatura. El cambio total de longitud de ladimensión lineal que se considere, puede definirse según una ecuación como:

Donde:delta l= variación de la longitudα=coeficiente de dilatación lineal [°C-1]l i = Longitud inicialdelta T = Variación Temperatura

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Tabla. ?.? Coeficientes de expansión para algunos materiales atemepraturas próxima ambiente. Extraído de SERWAY, tercera edición, p.556.

Dado que las dimensiones lineales de los objetos varían con la temperaturase deduce que el volumen y el área superficial también varían con latemperatura. Utilizando un procedimiento análogo, se puede demostrar queel incremento del área de un objeto debido a un incremento de temperaturaes:

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Así mismo el incremento del volumen se demuestra con la ecuación:

Procedimiento y montaje:

Materiales:

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Y despejamos:

sabiendo que el coeficiente de expansión superficial es y el coeficiente de

expansión volumétrica

Análisis físico:

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

dilatación va a depender única y exclusivamente de .

● Para la misma barra supongamos igual para distintas como a esconstante solo va a depender la dilatación de

● La temperatura ambiente en casi todos los puntos de la tierra sufre cambios,dia-noche, por lo tanto los objetos existentes en esos lugares se dilataran o secontraerán pero nunca de la misma manera. Así mismo ocurre en las practicasde lab incluyendo las imprecisiones en la medición con el dilatómetro, eltermómetro y la regla.

● El hierro tuvo un coeficiente de dilatación menor que el cobre Fe< Cu. Lasrazones que el cobre sea mayor que el resto son que el cobre es un muy buen

conductor del calor y su afinidad con este hacen que el intercambio calórico seamayor y por ende su coeficiente de dilatación es elevado.

Conclusión:En la experiencia se observó que el metal absorbe energía al momento de colocar lafuente de calor (algodón con alcohol y fuego-combustión) exponiendo al metal. A suvez los enlaces intermoleculares entre los átomos aumentan su longitud y por consiguientede dilata el material. Pero esto no sucede igual con todos, dependiendo su

naturaleza algunos se dilatan más que otros.En el caso del cobre su coeficiente de dilatación lineal obtenido es mayor que el delhierro. Estos mantienen un amplio rango de error respecto a sus valores teóricos por loque demoro en dilatarse necesitaba mas energia termica debido a que las varillas demetal estaban muy oxidados ademas, estas se utilizaron las mismas varillas de metalque en las practicas anteriores, lo ideal seria que fueran nuevos materiales,porque de

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tanto usarlas puede afectar su dilatacion original por eso el margen de error tan grandecon el teorico.la temperatura con el coeficiente de dilatacion son inversamente proporcionales por loque el de mayor coeficiente dilatacion lineal que en este caso fue le cobre necesitomenos calor

Bibliografía:-Análisis físico, consultado en: http :// www .monografias .com /trabajos 5/ inlac /inlac .shtml ,14-03-11-Marco teórico, consultado en: http :// www .monografias .com /trabajos 5/ inlac /inlac .shtml , 14-03-11-LEA, Susan y BURKE, John. La Naturaleza de las Cosas. Thomson Editores. Méxicop. 685- 689. Vol I.