UNIVERSIDAD DE LA SALLE
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
LABORATORIO Nº 8
Dilatación
Bogotá, D.C. Octubre 28 del 2014
Elaborado por:
RESUMEN: En el presente informe se muestra la práctica que se realizó; se estudió la expansión lineal de varios materiales solidos como consecuencia del cambio de temperatura, calculando también su coeficiente de expansión lineal. Se trabajó con cuatro varillas de hierro, cobre, bronce y aluminio con las cuales se experimentó un fenómeno conocido como dilatación térmica, que al variar su temperatura se produce un aumento lineal de longitud. Finalmente los datos obtenidos se compararon en tablas y se calcularon sus errores.
ABSTRACT: In practice, this report shows that took place; linear expansion of various solid materials as a result of temperature change, also calculating the coefficient of linear expansion was studied. We worked with four rods of iron, copper, brass and aluminum with which a phenomenon known as thermal expansion that by varying the temperature a linear increase in length occurs is experienced. Finally, the data obtained were compared in tables and their errors were calculated.
Palabras clave: solidos, dilatación térmica, temperatura, longitud, coeficiente de dilatacion.
I. INTRODUCCION
El siguiente trabajo tiene como objetivo medir, analizar y/o ver el cambio de longitud de ciertos materiales cuando se les somete a un cambio de temperatura (dilatación), para lo cual es necesario realizar un recorrido por distintos conceptos de la física y algunos conceptos de la química que nos ayuden a recordar y entender este tema (como por ejemplo que es la temperatura como se mide, que influye para que se incremente o se disminuya esta y cómo influye esta en cualquier tipo de material). Posteriormente en la práctica de laboratorio, analizaremos lo anteriormente dicho y como se calcularon los deltas de temperatura, su coeficiente de dilatación lineal, también se mostraran los errores respecto al valor medido y al valor real.
Dado que esta práctica se ha realizado en muchos casos para poder entenderla bien, se pretende sacar resultados concretos que muestren que cuando hay un incremento de temperatura los materiales sufren un cambio de longitud. A continuación, realizaremos la práctica tomando cada valor hallado para poder ver realizar los objetivos planteados.
Finalmente los datos obtenidos los compararemos en tablas.
II. MARCO TEÓRICO
Temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido trasnacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
¿cómo se mide la temperatura?
El más común es el termómetro de mercurio, que es un tubo capilar de vidrio al vacío con un depósito de mercurio en el fondo y el extremo superior cerrado. Debido a que el mercurio se dilata más rápidamente que el vidrio, cuando aumenta la temperatura este se dilata y sube por las paredes del tubo.
Dilatación térmica
Es al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.
Dilatación lineal
Es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo. El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud.
Dilatación superficial: S
Dilatación Volumétrica: V
Para calcular estas relaciones utilizamos
L=Lo* * T
Donde despejando obtenemos:
= LLo* T
Dónde:
T=Delta de Temperatura
=Coeficiente de dilatacion
L=cambio de longitud del objeto
Lo=longitud inicial
Para tener un nivel de precisión bien exacto se multiplica el delta de longitud por 10-5m obteniendo:
= L* 10-5mLo* T
Para calcular la diferencia de temperatura y/o el Delta de temperatura utilizamos
T= Tf- To
Tf=Temperatura final
To=temperatura inicial
V. CONCLUSIONES
Factores que influyeron en el desarrollo de la práctica, como la presión que afecto el tornillo micrométrico, el movimiento de la mesa en la que se realizó la práctica, entre muchos otros. Generan una deficiencia en los resultados obtenidos.
Calculando los coeficientes experimentales de dilatación, de los cuatro cuerpos de diferentes materiales de los cuales, el que mayor error arrojo fue el hierro con un error de 6.5%, y el de menor error el del bronce con un error del 0.18%; estos se pudieron generar por los diversos factores influyentes.
VI. BIBLIOGRAFIA
Guías de laboratorio de Física III.
Sears and Zemansky, Física universitaria, 11ed, Vol. 2, Pearson.
http://www.acienciasgalilei.com/videos/mas.htm
http://cibertareas.com/dilatacion-lineal-fisica-2.html
http://www.azc.uam.mx/publicaciones/miscelanea/num2/termome.htm
VII. ANEXOS
Imagen #1
Material y/o elementos de trabajo para la práctica
Imagen #2
Termómetro usado para poder medir la temperatura de las varillas
Imagen #3
Aparato usado para calentar el agua y que el vapor de esta caliente las varillas
Imagen #4
Tabla utilizada para ver los coeficientes de dilatación reales de los elementos trabajados
