INDICE........................................ INDICE................ ............................................... ..................................... .............. ... 1
DEDICATORIA............................................................................2 1. INTRODUCCION...................................................................3 2. BREVE RESEÑA HISTORICA DE LA DILATACION.......................3 DILATACION.......................3 3. OBJETIVO................................................. OBJETIVO.......................................................................... ........................... ..5 5 4.MARCO TEORICO DE LA DILAT DILATACION............................ ACION...................................... ..........5 5 4.1 Dilatació..................... Dilatació............................................... ..................................................5 ........................5 4.2 Dilatació t!"#ica..........................................................$ 4.3.1.Dilatació 4.3.1.Dilatació li%al.................................................. li%al........................................................ ......$ $ 4.3.2.Dilatació S&'%"(cial................................................$ 4.3.3.Dilatació V)l&#!t"ica..............................................$ 5. DILATACION DILATACION LINEAL................................................ LINEAL............................................................ .............$ .$ $. DILAT DILATACION SU*ER+ICIAL................................ SU*ER+ICIAL........................................... .................... ........., , ,. DILAT DILATACION VOLUMETRICA................................ VOLUMETRICA........................................... .................. .......-. Ca&a /% la /ilatació.........................................................0.D%(ició /% l) i&i%t% i&i%t% c)c%'t).................................0 c)c%'t)............................... ..0 1.ENERIA TERMICA..............................................................0 11. ESCALA DE TEM*ERATURA...............................................1 12.TEM*ERATURA.................................................................1 13.EUILIBRIO TERMICO................................. TERMICO................................................... ....................... .....11 11 14.DILAT 14.DILATACION TERMICA..................................... TERMICA........................................................11 ...................11 15.TERMOMETRO..................................................................12 1$.*RUEBA DE LA LABORATORIO DE DILATACION LINEAL6 SU*ER+ICIAL 7 VOLUMETRICA................................................ VOLUMETRICA................................................12 12 1,. *ROCESOS E8*ERIMENTAL...............................................13 1,.1 *"i#%" *")c%/i#i%t)............................ *")c%/i#i%t)..................................................13 ......................13 1,.2 S%&/) '")c%/i#i%t)...............................................13 '")c%/i#i%t)...............................................13 1,.3 T%"c%" '")c%/i#i%t)..................................................13 1,.4 C&a"t) '")c%/i#i%t)..................................................14 '")c%/i#i%t)..................................................14 1,.5 &it) '")c%/i#i%t).......................... '")c%/i#i%t)..................................................14 ........................14 1-. CALCULOS............................ CALCULOS..................................................... ........................................ .................. ...15 15 1-.1. Va"illa......................................................................15 1-.2. *lac9a................................. *lac9a.......................................................... ..................................15 .........15 1-.3. E:%"a......................................................................15 10. *"%&ta.......................................................................1$ 10.1. I;%tia" l) ;al)"% l) C)%(ci%t% /% Dilatació li%al.................................................................................1$ 10.2. .........................................1$ 10.3. ............................................................................1$ 2. CONCLUSIONES...............................................................1,
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Este presente trabajo con mucho y cariño para mis padres que con su apoyo me da fuerzas para salir adelante.
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En el presente trabajo daremos a conocer breve reseña historia de dilatación conceptos sobre dilatación tipos de dilatación los breves conceptos de energía térmica, escala térmica, temperatura, equilibrio térmico, dilatación térmica, termómetro. También realizaremos un previa ensayo en laboratorio para demostrar la dilatación de los metales que al someterlo al calor tienden a crecer de supericie. !onoceremos en la previa pr"ctica de laboratorio la dilatación lineal, dilatación supericial y dilatación volumétrica, mostraremos los c"lculos para hallar la dilatación de dichos metales.
#as sustancias se dilatan con el calor y se contraen con el río. $alileo ue quien intentó por primera vez aprovechar tal hecho para observar los cambios de temperatura. En %&'( invirtió un tubo de aire caliente sobre una vasija de agua. !uando el aire en el tubo se enrió hasta igualar la temperatura de la habitación dejó subir el agua por el tubo, y de este modo consiguió $alileo su
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)termómetro* +del griego thermes y metron, )medida del !uando variaba la temperatura del aposento cambiaba el nivel de agua en el tubo. -i se caldeaba la habitación, el aire en el tubo se dilataba y empujaba agua hacia abajo si se la enriaba, el aire se contraía nivel del agua ascendía. #a /nica diicultad ue que aquella vasija de agua donde se había insertado el estaba abierta al aire libre y la presión de éste era variable. Ello producía ascensos y descensos de la supericie líquida, es decir, variaciones ajenas a la temperatura que alteraban los resultados.
calor*. también el y el tubo,
$alileo, que nació en 0isa cuando ésta pertenecía al $ran 1ucado de Toscana, ue el mayor de seis hermanos y ue hijo de un m/sico y matem"tico lorentino llamado 2incenzo $alilei, que quería que su hijo mayor estudiara medicina. #os $alilei, que eran una amilia de la baja nobleza y se ganaban la vida gracias al comercio, se encargaron de la educación de $alileo hasta los %' años, edad a la que pasó a cargo de un vecino religioso llamado 3acobo 4orhini cuando sus padres se trasladaron a 5lorencia.6%7 0or mediación de este, el pequeño $alileo accedió al convento de -anta 8aría de 2allombrosa +5lorencia y recibió una ormación m"s religiosa que le llevó a plantearse unirse a la vida religiosa, algo que a su padre le disgustó. 0or eso, 2incenzo $alilei 9un señor bastante escéptico9 aprovechó una inección en el ojo que padecía su hijo para sacarle del convento alegando )alta de cuidados*.6%'7 1os años m"s tarde, $alileo ue inscrito por su padre en la :niversidad de 0isa, donde estudió medicina, ilosoía y matem"ticas.
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1ar a conocer que los sólidos tienden a crecer sus dimensiones cuando la temperatura aumenta. 8edir la dilatación que e;perimentan la varillas de distintos materiales met"licos al variar la temperatura Tambien aprenderos a que el alumno aprenda a medir la longitud que tiende a estirase al ser sometido a una temperatura.
ase. =os reeriremos a los cambios de dimensiones de los cuerpos sin que se produzcan cambios de ase. #lamamos dilatación al cambio de dimensiones que e;perimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. #a mayoría de los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura El volumen que ocupa un material depende de la temperatura a la que se encuentre. Esto es así porque la temperatura le proporciona a los "tomos una energía térmica que los hace vibrar en torno a las posiciones de equilibrio que ocupan en la red del sólido. -i la presión es constante, mientras mayor sea la amplitud de vibración m"s lejos se sit/an las posiciones de equilibrio de unos "tomos con respecto de otros para permitir dichos movimientos, produciéndose un aumento de volumen del material.
4.3.1.Dilatai!" li"&al 4.3.2.Dilatai!" S,(&$-iial 4.3.3.Dilatai!" V)l,%#t$ia
Es aquella en la cual predomina la variación en una /nica dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo. El coeiciente de dilatación lineal, designado por >#, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir e;perimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después? 1onde, es el incremento de su integridad ísica cuando se aplica un pequeño cambio global y uniorme de temperatura a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior? 6
Donde:
>@coeiciente de dilatación lineal 6A!B%7 #' @ #ongitud inicial # @ #ongitud inal T' @ Temperatura inicial. T @ Temperatura inal
Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación del "rea del cuerpo debido a la intervención de un cambio de temperatura. 0ara estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar una placa met"lica de "rea inicial <' y temperatura inicial C'. -i la calent"ramos hasta la temperatura inal C, su "rea pasar" a tener un valor inal igual a <. #os lados de una placa suren dilataciones lineales, provocando una dilatación supericial cuando aumenta su temperatura. Esto se observa en aquellos cuerpos en los que una de sus dimensiones es mucho menores que las otras dos, por ejemplo en chapas, l"minas y espejos, etc. Este enómeno se representa con la siguiente órmula D<@
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El coeiciente de dilatación supericial de una l"mina, que se dilata en la misma proporción a lo largo y lo ancho, se puede obtener multiplicando el coeiciente de dilatación lineal por dos? @ H> I se deine al coeiciente de dilatación supericial como? l a variación de la supericie de una placa, por unidad de "rea, cuando hay un aumento en la temperatura de % J!
Es el coeiciente de dilatación volumétrico, designado por >2, se mide e;perimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera apro;imación viene dado por?
En un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente ija dentro de él. !ada "tomo de la red cristalina vibra sometido a una uerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo depender" de la energía total de "tomo o molécula.
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Energía térmica
Escala de temperatura
Temperatura
Equilibrio térmico
1ilatación térmica
Termómetro
El calor o energía térmica es la orma de energía que interviene en los enómenos caloríicos. -e puede decir que casi toda la energía de nuestro planeta tiene su uente original en el calor del -ol, que calienta el suelo, el aire de la atmósera y el agua de los ríos, lagos y océanos ésta, al evaporarse, provoca la ormación de nubes y al condensarse en la atmósera se convierte en lluvia. El intercambio de masas rías y calientes de aire genera constantes movimientos y cambios atmoséricos, y lo mismo sucede con las corrientes marinas y las olas del mar. =osotros utilizamos el calor para muchos ines? lo usamos al planchar la ropa en casa, para calentar nuestros hogares y los alimentos, pero también para generar vapor y, con éste, electricidad en las plantas termoeléctricas, en grandes calderas para los procesos industriales o, incluso, altos hornos en la industria sider/rgica para la undición de los metales. El calor se transmite de tres maneras? por conducción, convección y radiación.
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La escala Fahrenheit
establece el valor de (H para la usión del hielo y el H%H para la ebullición del agua, adem"s de una división de %K' unidades entre los dos valores. 0or ello corresponden %,KA5 a %A!. La escala absoluta o Kelvin ,
muy usada en el "mbito cientíico, toma como base el cero absoluto, la temperatura a la cual las partículas dejan de moverse, el cese de todo movimiento. El valor en la escala centígrada es de BHL(A!. #a escala Melvin establece ese valor como cero y de ahí utiliza los mismos intervalos de la escala centígrada. #os grados Melvin se denotan sólo con la letra M? por ejemplo, H'M. La escala Rankine es
la escala absoluta para la escala 5ahrenheit. Establece el cero absoluto en BNOP,LQR. =o suele utilizarse. La escala Reaumur la
temperatura de usión del hielo se designa por 'A! y la ebullición del agua en K'AQ, dividiéndose el intervalo en K' partes, cada una de las cuales se denomina grado Qeaumur +AQ. -e utiliza principalmente en los países escandinavos.
Es una magnitud reerida a las nociones comunes de caliente, tibio o río que puede ser medida con un termómetro. En ísica, se deine como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodin"mico, deinida por el principio cero de la termodin"mica. 8"s especíicamente, est" 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 traslacional, rotacional, o en orma de vibraciones. < medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra m"s )caliente* es decir, que su temperatura es mayor.
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En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas +para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también. El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo río o lo caliente.
En particular, el concepto de equilibrio térmico est" ligado al concepto de temperatura al decir que dos sistemas en equilibrio térmico tienen la misma temperatura. 1esde un punto de vista microscópico, la temperatura est" asociada a la energía cinética promedio que tienen las partículas que constituyen el sistema, a saber, "tomos, moléculas ySo la estructura electrónica de la sustancia que constituye el sistema. 8acroscópicamente, esta energía cinética promedio de las partículas de un sistema es lo que en la Termodin"mica se llama energía interna, que es una energía que depende casi e;clusivamente de la temperatura del sistema. < mayor energía cinética promedio de las partículas que constituyen un sistema, mayor energía interna y, en general, mayor temperatura del sistema.
0roceso ísico por el cual se producen cambios de volumen como resultado de cambios de temperatura. El volumen que ocupa un material depende de la temperatura a la que se encuentre. Esto es así porque la temperatura le proporciona a los "tomos una energía térmica que los hace vibrar en torno a las posiciones de equilibrio que ocupan en la red del sólido. -i la presión es constante , mientras mayor sea la amplitud de vibración m"s lejos se sit/an las posiciones de equilibrio de unos "tomos con respecto de otros para permitir dichos movimientos, produciéndose un aumento de volumen del material.
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:n termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en orma cuantitativa. :na orma "cil de hacerlo es encontrando una sustancia que tenga una propiedad que cambie de manera regular con la temperatura. #a manera m"s regular es de orma lineal? t+;@a;Ub.
1onde t es la temperatura y cambia con la propiedad ; de la sustancia. #as constantes a y b dependen de la sustancia usada y deben ser evaluadas en dos puntos de temperatura especíicos sobre la escala, por ejemplo, (HA para el punto congelamiento del agua y H%HA para el punto de ebullición. 1espués se aclara que este es el rango de una escala ya conocida como la 5ahrenheit. 0or ejemplo, el mercurio es líquido dentro del rango de temperaturas de B(K,PA ! a (O&,LA ! + la escala !elsius se discute m"s adelante. !omo un líquido, el mercurio se e;pande cuando se calienta, esta e;pansión es lineal y puede ser calibrada con e;actitud.
INSTRUMENTOS
!ocina Eléctrica H
vaso precipitado 8echero 4alos de gas
H pinzas 2arilla? lineal
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0lancha? supericial Esera? volumétrica
Tuvimos que calentar el agua con una cocina eléctrica a temperatura de %'' o ! con temperatura est"ndar a H' o! Es las cuales trabajaríamos con tempera de K' V!. Vcurrió un error a la hora de vertir la varilla de acero rompiendo el vaso precipitado siendo aectado la cocina eléctrica. En la cual el segundo procedimiento ue calentar la varilla de acero a través del mechero hasta llegar a una temperatura de dilatación.
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:na ves sometida al calor necesario procedimos a medir su tamaño aumentado porque los materiales sometidos a calor crecieron y procedemos a medir cuando es su longitud inal.
:na ves procedido a calentar la varilla,planchas y esera procedemos a calcular cuando a sido su crecimiento su deormación cuando se a dilatado .
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+A!B% Wormigón %.H ; %'BO
#atón %.K ; %'BO
Wierro %.H ; %'BO
!obre %.L ; %'BO
0lata (.' ; %'BO
2idrio '.L a '.P ; %'BO
Vro %.O ; %'BO
!uarzo '.'N ; %'BO
Xnvar ','N ; %'BO
Wielo O.% ; %'BO
0lomo (.' ; %'BO
1iamante '.%H ; %'BO
Yinc H.& ; %'BO
$raito '.LP ; %'BO
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< mayor temperatura aplicada la dilatación de cualquier metal tiende a crecer su longitud supericial ,lineal y volumetrica. < mayor temperatura@ longitud de crecimiento
:nas de las causas de error ocurrido en la pr"ctica de laboratorio ue en el preciso instante de que la varilla se introdujera al vaso precipitado de manera brusca generando una rotura del vaso precipitado. Vtra causa ocurrida ue que la cocina eléctrica se vio aectada por el derrame del agua.
Todo cuerpo sometido a una temperatura tiende a dilatarse. #a dilatación lineal es muy recuente desde las líneas érreas +errocarril,por eso es que se encuentran separadas. Todos los metales sometidos a temperatura tienden a estirarse por una palabra importante dilatación líneal, supericial y volumétrica estos tipos de dilatación e;isten en nuestros alrededores en las cuales podremos identiicarlos una ves conocidos.
#a junta de dilatación de un puente. -i estas juntas no se construyesen, la dilatación térmica de los materiales cuando aumentase la temperatura generaría unos esuerzos tan grandes que racturarían el puente.
