ÍNDICE OBJETIVO S… OBJETIVO S…… … …… ………… ………… ………… ………… ……… … …… ………… …….. Pág. Pá g. 1 MATE MA TER R IA IAL L ES ES// EQ EQUI UIPO POS S …… ………… ………… ………… ………… …….. Pá Pág. g. 2 FUND FU NDA A ME MENT NTO O TE TEÓR ÓRIC ICO… O…… … …… ………… ………… ………… …… Pá Pág. g. 2 PRO PR O C E EDI DIM M IE IENT NTO… O…… … …… ………… ………… ……… … …… ………… ……… … Pá Pág. g. 6 EVAL EV ALUA UAC C IÓ IÓ N N.. .… .……… ……… … …… ……… … … …… ………… …….. ..…… …….. Pá Pág. g. 1 3 CONCLUSIONES …………………………………... … ………………………………... Pág. Pá g. 1 9 SUGE SU GE R REN ENCI CIA A S … …… ………… ………… ………… ……… … …… ………… ……… … Pá Pág. g. 20 ANEX AN EXOS OS… … … … …… ……… … …… ………… ………… ………… ………. …..… .……. …... Pá Pág. g. 20 BIB BI B LI LIOG OGRA RAFÍ FÍA… A…… … … …… ………… ………… ………… …….. ...… .……. …. Pá Pág. g. 22
I. OBJETIVOS Determinar Determinar los coeficientes de expansión lineal de las diferentes diferentes varillas usando un dilatómetro. Observar el comportamiento de los fluidos al cambio de temperatura. temperatura. Calcular el coeficiente de dilatación térmica del aire.
II. EQUIPOS Y MATERIALES
1 Termostato de inmersión 1 Dilatómetro con reloj calibrador 1 Termómetro (-10 a +100 C) ᶱ
1 Cubeta de acrílico 2 Tornillos de ajuste 4 Abrazaderas 2 Mangueras flexibles 1 Balanza de tres barras Varillas de cobre, aluminio, bronce 1 Vaso de precipitadode 1L 1 Soporte universal 1 Nuez 1 Trípode 1 Rejilla 1 Picnómetro de 100 mL 1 Tubo de vidrio (300 mm) con escala 1 Pizeta 1 jeringa
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Todos los cuerpos en mayor o menor medida, cuando experimenta un cambio de temperatura se dilatan (cambian sus dimensiones geométricas). Este fenómeno juega un papel importante en un gran número de aplicaciones ingenieriles. Ejemplo: construcción de edificios, carreteras, vías férreas.
Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente experimenta un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.
COEFICIENTES DE DILATACIÓN De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse ;1 este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente expresado en unidades de °C -1):
SÓLIDOS Para sólidos, el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el coeficiente de dilatación lineal αL. Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura, como:
Puede ser usada para abreviar este coeficiente, tanto la letra letra griega alfa
como la letra letra
lambda . GASES Y LÍQUIDOS En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico αV o β, que viene dado por la expresión:
Para sólidos, también puede medirse la dilatación térmica, aunque resulta menos importante en la mayoría de aplicaciones técnicas. Para la mayoría de sólidos en las situaciones prácticas de interés, el coeficiente de dilatación volumétrico resulta ser más o menos el triple del coeficiente de dilatación lineal:
APLICACIONES El conocimiento del coeficiente de dilatación (lineal) adquiere una gran importancia técnica en muchas áreas del diseño industrial. Un buen ejemplo son los rieles del ferrocarril; estos van soldados unos con otros, por lo que pueden llegar a tener una longitud de varios centenares de metros. Si la temperatura aumenta mucho la vía férrea se desplazaría por efecto de la dilatación, deformando completamente el trazado. Para evitar esto, se estira el carril artificialmente, tantos centímetros como si fuese una dilatación natural y se corta el sobrante, para volver a soldarlo. A este proceso se le conoce como neutralización de tensiones. Para ello, cogeremos la temperatura media en la zona y le restaremos la que tengamos en ese momento en el carril; el resultado lo multiplicaremos por el coeficiente de dilatación del acero y por la longitud de la l a vía a neutralizar. Calor
Fenómeno físico que eleva la temperatura y dilata, funde, volatiliza o descompone un cuerpo. El calor de un cuerpo es la suma de la energía cinética de todas sus moléculas.
El tema calor constituye la rama de la Física que se ocupa de los movimientos de las moléculas, ya sean de un gas, un líquido o un sólido. Al aplicar calor a un cuerpo, éste aumenta su energía. Pero existe una diferencia sustancial entre la energía térmica que posee un cuerpo y su temperatura.
Temperatura
Grado de calor en los cuerpos. Para medir la temperatura, se utiliza el termómetro de mercurio, que consiste en un tubo estrecho de vidrio (llamado capilar), con el fondo ensanchado en una ampolla pequeña y el extremo superior cerrado. La ampolla o depósito y parte del capilar están llenos de mercurio y en la parte restante se ha hecho el vacío. Para leer la temperatura se utiliza una escala que está grabada en el vidrio.
CALOR Y TEMPERATURA
La gráfica representa el cambio de temperatura que se produce al suministrar calor al agua (a 1 atmósfera de presión). A 0 °C y 100 °C se le puede suministrar calor sin cambiar su temperatura. Este ‘calor latente’ rompe los enlaces que mantienen unidas las
moléculas, pero no aumenta su energía cinética. Para vaporizar un gramo de agua hace falta aproximadamente siete veces más calor que para fundirlo. Esa diferencia se refleja en las distintas longitudes de las partes horizontales de la gráfica. Las pendientes de las líneas inclinadas representan el número de grados de aumento de temperatura por cada julio de calor suministrado a un gramo de agua. El 'calor específico' del agua es de 4.185,5 julios por kilogramo y grado, es decir, hacen falta 4.185,5 4.185 ,5 julios de energía para aumentar en un grado la temperatura de un kilogramo de agua.
Efectos del calor:
–El calor dilata los cuerpos: todos los cuerpos, cuando se calientan, aumentan de
volumen; l os estados de la materia, convirtiendo los sólidos en líquidos y éstos en –El calor modifica los gases. Es importante observar que mientras se produce el cambio de estado no aumenta la temperatura del cuerpo; –El calor hace variar la temperatura.
Como la forma de un fluido no está definida, solamente tiene sentido hablar del cambio del volumen con la temperatura. La respuesta de los gases a los cambios de temperatura o de presión es muy notable, en tanto que el cambio en el volumen de un líquido, para cambios en la temperatura o la presión, es muy peq ueño. β representa el coeficiente de dilatación volumétrica de un líquido,
Los líquidos se caracterizan caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos. Sin embargo, el líquido más común, el agua, no se comporta como los otros líquidos. En la figura F, se muestra la curva de dilatación del agua. Se puede notar que, entre 0 y 4ºC el agua líquida se contrae al ser calentada, y se dilata por encima de los 4ºC, aunque no linealmente. Sin embargo, si la temperatura decrece de 4 a 0ºC, el agua se dilata en lugar de contraerse. Dicha dilatación al decrecer la temperatura no se observa en ningún otro líquido común; se ha observado en ciertas sustancias del tipo de la goma y en ciertos sólidos cristalinos en intervalos de temperatura muy limitados, un fenómeno similar. La densidad del agua tiene un máximo a 4ºC, donde su valor* es de 1 000 kg/m3. A cualquier otra temperatura su densidad es menor. Este comportamiento del agua es la razón por la que en los lagos se congela primero la superficie, y es en definitiva lo que hace posible la vida subacuática.
FIGURA 1 Esta propiedad es importante en la ingeniería, recordemos que los dos fluidos más importantes para un ingeniero son el agua y el aire, el primero prácticamente prácticamente incompresible incompresible y el segundo sensiblemente sensiblemente compresible. compresible.
Como el líquido carece de forma propia, solo puede tener sentido hablar de dilatación cúbica, pues sus dimensiones dependen del recipiente que lo contiene, observándose un ascenso del nivel del fluido debido a que en general, los líquidos se dilatan más que los sólidas s ólidas y en particular, que el vidrio. En consecuencia. consecuencia. Para determinar la dilatación absoluta o verdadera de un líquido se deberá considerar la dilatación que experimenta el recipiente que lo contiene. Si Vo es el volumen que ocupa el fluido a la temperatura de 0 ºC, es evidente que deberá ser Vo o Vro, si se aumenta la temperatura en t ºC, el volumen verdadero del líquido a esa temperatura, será: V t t = V o ( 1 + βr.t ), volumen verdadero del líquido V rt rt = V ro ro ( 1 + βr. t), volumen del recipiente dilatado V rt rt – V t t = V ro ro.βr. t = ΔV r, diferencia de volumen Como el volumen aparente es menor que el volumen verdadero que ocupa el líquido debido a que el recipiente se ensancha al dilatarse, por lo tanto el nivel del líquido disminuye, el volumen verdadero del líquido a temperatura t será la suma del volumen aparente medido más el aumento del volumen que experimenta el recipiente. V t t = V ot ot + ΔV r [2] Si reemplazo en cada término de esta igualdad sus correspondientes correspondientes expresiones equivalentes, tendremos: V o ( 1 + βr.t ) = V ao ao ( 1 + βa.t ) + V ro ro ( 1 + βr.t ) Como los volúmenes iniciales a 0 ºC son iguales al del recipiente V oo = V ao ao = V ro ro, simplificando V o , la unidad y la temperatura, se tendrá: βv = βa + βr [3]
o sea el coeficiente de dilatación cúbica absoluto o verdadero de un líquido es igual a la suma de d e los coeficientes aparente y del recipiente que lo contiene
IV. PROCEDIMIENTO
Monte el euipo, como se muestra en la figura 1. 1. Verifique que las conexiones de las mangueras flexibles al termostato sean las correctas, para el adecuado flujo de entrada y salida de agua. 2. Llene la cubeta de acrílico acríli co con 4L de agua potable. 3. Verifique que la lectura del dilatómetro empiece en cero. 4. Concete el termostato a la fuente de alimentación de 220V. 5. Mida Mida la tempe temperat ratura ura inic inicial ial de trab trabajo ajo,, y regístr regístrela ela.. 6. Registre en la tabla 1, las lecturas obtenidas en el dilatómetro a intervalos de 5®C. 7. Apague el termostato y repita los pasos (2) al (6) para cada varilla.
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
COBRE
0.02
0.058
0.103
0.148
0.195
0.24
0.29
0.335
0.38
0.428
ALUMINIO
0
0.018
0.04
0.048
0.050
0.051
0.052
0.053
0.054
0.056
BRONCE
0
0.03
0.08
0.11
0.13
0.14
0.145
0.15
0.151
0.155
8. Complete la tabla 2.
COBRE 0.038 0.045 0.045 0.047 0.045 0.05 0.045 0.045 0.048
ALUMINIO 0 5 5 5 5 5 5 5 5
0.018 0.022 0.008 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001 0.004
BRONCE 0 5 5 5 5 5 5 5 5
0.03 0.05 0.03 0.02 0.01 0.005 0.005 0.001 0.004
1. Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental de la fotografía.
2. Coloque el termómetro termómetro en el vaso de precipitado precipitado de 1L.
0 5 5 5 5 5 5 5 5
3. Determinar el volumene del picn{ometro y su escala, con ayuda de la balanza, pesándolo cuanto este vacío. 81 ml 4. Llene el picnómetro hasta el borde con agua y calibre la escala del tubo de vidrio a cero con ayuda de la jeringa. 5. Con la ayuda de la balanza dtermine el nuevo volumen. 212 mL 6. Con la ayuda de los pasos (3), (4) y (5) determine el volumen inicial del agua V0 y anótelo en la taba 3. V0 = 131 mL 7. Sujete con el clamp el picnómetro y colóquelo en el vasos de precipitados. 8. Llene con agua el vaso de precipitados de 1L hasta enrasar el picnómetro. 9. caliente el agua con una llama baja. Anote en la tabla 3 las lecturas del tubo de vidrio escalado y el cambio de volumen en el tubo de vidrio.
Volumen inicial V 0 = 131 mL Temperatura inicial T 0 =22
d(mm) = 3.8 mm )
25
3
5
0.0982
30
8
11
0.2160
35
13
21
0.4123
40
18
31
0.6087
45
23
41
0.8050
50
28
54
1.0603
55
33
71
1.3941
60
38
93
1.8261
65
43
116
2.2777
70
48
150
2.9452
V. EVALUACIÓN 1. Realice los gráficos de los diferentes materiales de la tabla 1:
∆L vs ∆T
MATERIAL : COBRE
∆L vs ∆T
0,06 0,05 0,04 Series1
0,03
Lineal (Series1) 0,02
y = 0.0017x + 0.038 R² = 0.7035
0,01 0 0
1
2
3
4
MATERIAL : ALUMINIO
∆L vs ∆T
5
6
0,03 0,025
y = -0.0025x + 0.018 R² = 0.2317
0,02
Series1
0,015
Lineal (Series1) 0,01 0,005 0 0
1
2
3
4
5
6
MATERIAL : BRONCE
∆L vs ∆T
0,07 0,06 0,05 0,04 Series1 0,03
Lineal (Series1)
0,02
y = -0.0017x + 0.03 R² = 0.023
0,01 0 0
1
2
3
4
5
6
2. ¿ Las gráficas son rectas?
Se observa que en el caso del material cobre tiene una tendencia lineal más pronunciada que las otras dos. Los materiales aluminio y bronce tienden seguir una tendencia lineal.
3. Analice las gráficas y aplicando el método de mínimos cuadrados, determine los coeficientes de dilatación lineal.
Material: COBRE
0.038
0
0
-1.0
-0.5
0.3
0.045
5
0.9
-0.7
-0.63
0.8
0.045
5
1.1
-0.4
-0.44
1.2
0.047
5
1.3
-0.2
-0.26
1.7
0.045
5
1.4
-0.1
-0.14
1.9
0.05
5
1.4
0.03
0.042
1.9
0.045
5
1.5
0.14
0.21
2.3
0.045
5
1.6
0.26
0.416
2.5
0.048
5
1.6
0.36
0.576
2.6
0.038
5
1.7
0.47
0.799
2.8
13
-1.14
0.073
18
y = 0.0017x + 0.038
Material: COBRE
0.018
0
0
-1.0
-0.5
0.3
0.022
5
0.9
-0.7
-0.63
0.8
0.008
5
1.1
-0.4
-0.44
1.2
0.002
5
1.3
-0.2
-0.26
1.7
0.001
5
1.4
-0.1
-0.14
1.9
0.001
5
1.4
0.03
0.042
1.9
0.001
5
1.5
0.14
0.21
2.3
0.001
5
1.6
0.26
0.416
2.5
0.004
5
1.6
0.36
0.576
2.6
0.018
5
1.7
0.47
0.799
2.8
13
-1.14
0.073
18
y = 0.0025x + 0.018
Material: COBRE
0.03
0
0
-1.0
-0.5
0.3
0.05
5
0.9
-0.7
-0.63
0.8
0.03
5
1.1
-0.4
-0.44
1.2
0.02
5
1.3
-0.2
-0.26
1.7
0.01
5
1.4
-0.1
-0.14
1.9
0.005
5
1.4
0.03
0.042
1.9
0.005
5
1.5
0.14
0.21
2.3
0.001
5
1.6
0.26
0.416
2.5
0.004
5
1.6
0.36
0.576
2.6
0.03
5
1.7
0.47
0.799
2.8
13
-1.14
0.073
7
18
y = -0.0017x + 0.03
COEFICIENTES DE DILATACIÓN LINEAL Material
α (1/
Cobre
1.7 x
Aluminio
2.5 x
Bronce
1.7 x
)
4. Determine el valor del coeficiente de dilatación para cada una de las varillas, usando la ecuación (2) y anótelos en la siguiente tabla.
Material
α (1/
Cobre
1.7 x
Aluminio
2.4 x
Bronce
1.8 x
)
5. Compare los valores de α para cada varilla, obtenidos en los puntos (3) y (4) de la evaluación, ¿Qué puede decir al respecto? De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse; 1 este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente
de dilatación térmica que al compararlos con los valores teóricos obtenemos una buena aproximación.
6. Hallar el error experimental porcentual del α para cada varilla.
COBRE
ALUMINIO
BRONCE
7. Grafique en papel milimetrado ΔL VS. ΔT. Se adjunta en el informe. 8. Grafique en papel milimetrado ΔV VS. ΔT Se adjunta en el informe. 9. Aplicando el método de mínimos cuadrados halle la tendencia de la gráfica. Determine los coeficentes de dilatación lineal y volúmetrica del agua.
∆V vs ∆T 4 3,5 3 2,5 V ∆
2
1,5 1 0,5 0 0
10
20
30
40
50
60
∆T
3
0.0982
0.5
-1.0
-0.5
0.3
8
0.2160
0.9
-0.7
-0.63
0.8
13
0.4123
1.1
-0.4
-0.44
1.2
18
0.6087
1.3
-0.2
-0.26
1.7
23
0.8050
1.4
-0.1
-0.14
1.9
28
1.0603
1.4
0.03
0.042
1.9
33
1.3941
1.5
0.14
0.21
2.3
38
1.8261
1.6
0.26
0.416
2.5
43
2.2777
1.6
0.36
0.576
2.6
48
2.9452
1.7
0.47
0.799
2.8
13
-1.14
0.073
18
Volumen inicial Temperatura inicial
α
) 25
3
0.0982
0.833
0.278
30 35
8 13
0.2160 0.4123
0.687 0.807
0.229 0.269
40
18
0.6087
0.8605
0.287
45
23
0.8050
0.8906
0.297
50
28
1.0603
0.9636
0.321
55
33
1.3941
1.075
0.358
60 65
38 43
1.8261 2.2777
1.2228 1.3478
0.408 0.449
70
48
2.9452
1.5613
0.520
10.Calcule 10.Calcule el coeficiente de volúmetrica del agua a temperatura inicial To con los valores correspondientes a 30®C.
11.Calcule 11.Calcule el coeficiente de volúmetrica del agua a 50®C. 12.
13.Justificar 13.Justificar si es posible usar el tubo de vidrio con escala en mm, como una medida directa del volumen dilatado en ml. Si es posible usar el tubo de vidrio con escala en mm, como una medida directa del volumen dilatado en ml. Ya que los tubos de vidrios son lo suficientemente largos para que pueda realizar el experimento completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.
14. Identifique y explique a qué se deben los errores cometidos en este experimento. Se debieron al no tener en cuenta las siguientes recomendaciones: Utilice tubos de vidrios lo suficientemente largos para que pueda realizar el experimento completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos. Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que estas afectarán el experimento. Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar e vitar la formación de hollín en el vaso precipitado.
VI. CONCLUSIONES La
dilatación de los l os gases está en proporción directa a la temperatura, a esta
dilatación se le conoce como térmica. El
agua tomó más tiempo tiempo en dilatarse que el aire. aire.
La
energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares intermoleculares entre dos
átomos cambia debido a una transferencia transferencia de calor. De
las experiencias experiencias anteriores, podemos concluir que para presiones bajas,
constantes, la variación del coeficiente de dilatación volumétrica (para la mayoría de gases), es casi siempre la misma. Esta afirmación dependerá obviamente de las condiciones iniciales, y las del medio en donde se realice el experimento. El volumen
dilatado o el volumen incrementado incrementado es directamente proporcional proporcional
al volumen inicial y a la variación variación de la temperatura. temperatura.
Utilizar el termómetro digital para que la temperatura del agua sea más uniforme y obtengamos un dato más certero
No
perder la atención hacia la dilatación del aire para poder obtener la
medida en el momento preciso que el agua alcance la temperatura deseada.
VII. SUGERENCIAS y/o RECOMENDACIONES Antes
de colocar el vaso de precipitados o el matraz al fuego. Cuide que la
superficie exterior esté seca.
Cuando el vaso de precipitados esté caliente, cójalo con una protección por el borde superior.
Utilice tubos de vidrios lo suficientemente largos para que pueda realizar el experimento completo completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.
Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que estas afectarán el experimento.
Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la formación de hollín en el vaso precipitado.
VIII. ANEXOS
El pirómetro fue inventado por Pieter van Musschenbroek (1692-1761). Se utilizó inicialmente para estudiar la dilatación que se observaba en los cuerpos metálicos cuando se modificaba la temperatura de los mismos. m ismos. Es de muy fácil funcionamiento, el calor producido por el hornillo multi-llama, que funciona con metanol, dilata la varilla metálica intercambiable sujeta por un extremo y libre en la parte izquierda, por donde afecta al marcador solidario al conjunto, cuyo indicador de aluminio nos ofrece una lectura proporcional a la dilatación producida. Es aparato complementario del anillo de Gravesande, y en cualquier caso, artefacto obligado de gabinete. El pirómetro de cuadrante se utiliza para el estudio de la dilatación lineal de los sólidos metálicos, al someterlos al calor. Se van colocando varillas de diferentes materiales, éstos al dilatarse entran en contacto con un resorte que empuja la aguja y la obliga a moverse en el cuadrante, dando una medida de carácter angular.
El pirómetro consta de un soporte en el que se fija por uno de sus extremos una varilla de metal de aproximadamente 30cm de largo. El otro extremo de la varilla descansa sobre una guía y se encuentra en contacto con el brazo menor de una aguja. La fuente de calor utilizada para producir la dilatación de la varilla es un quemador que se encuentra ubicado debajo de la misma, en forma longitudinal y que consiste en un recipiente con cuatro orificios que puede ser llenado con algún combustible líquido (según los textos de la época el combustible utilizado era alcohol) para luego ser encendido. Al dilatarse la varilla, su extremo libre se desliza a través de la guía empujando el brazo menor de la aguja. Esto hace que la aguja gire alrededor de su eje y, como consecuencia, el brazo mayor de la misma barra un cierto ángulo. La diferencia en la longitud de los brazos de la aguja obedece a que al ser el brazo más pequeño de la aguja mucho más corto que el otro, si bien al dilatarse la varilla el desplazamiento angular de ambos brazos es el mismo, un pequeño desplazamiento lineal del brazo
menor
resulta
en
otro
mucho
más
apreciable en
el brazo
mayor.
Con el fin de poder hacer un estudio comparativo de la dilatación que sufren distintos materiales,
el pirómetro posee una escala angular que permite medir el ángulo que barre la aguja al producirse la dilatación y presenta un juego de varillas de diferentes metales (bronce, cobre, hierro).
Usos Se utilizó inicialmente para estudiar la dilatación que se observaba en los cuerpos metálicos cuando se modificaba la temperatura de los mismos. También, a fines del siglo XVIII se lo utilizó, una vez calibrado, para determinar aproximadamente la temperatura de hornos, debido a su resistencia a las altas temperaturas, característica no compartida por otros tipos de termómetros de la época. Con el tiempo y el advenimiento advenimiento de nuevas y mejores técnicas de medición, medición, su uso se restringió
al
ámbito
de
la
enseñanza
de
los
fenómenos
térmicos.
El principio de dilatación lineal de varillas metálicas es utilizado hoy en día en infinidad de aplicaciones; por ejemplo en la construcción de llaves eléctricas de activación térmica (entre éstas, las llaves térmicas de protección) que, al haber una circulación de
corriente
mayor
que
un
cierto
máximo
preestablecido, abren el circuito. Éstas consisten simplemente en dos láminas delgadas, una de ellas metálica y otra de otro material flexible y con un coeficiente de dilatación menor (ya sea conductor o no), unidas en sus extremos . Al circular corriente a través de la lámina metálica, ésta eleva su temperatura y por lo tanto se dilata (ver figura). Si esa dilatación es lo suficientemente grande, al dilatarse más la lámina conductora que la otra, el conjunto de las dos láminas se arqueará abriendo de esa forma el circuito.
ANILLO DE GRAVESANDE
Se usa para medir la dilatación volumétrica. La dilatación de la esfera se hace evidente ya que no puede pasar nuevamente por el anillo.
Descripción Este aparato se encuentra compuesto por una esfera metálica suspendida de un soporte. En el mismo soporte se encuentra sujeto un anillo por el cual la esfera, por sus dimensiones a temperatura ambiente, puede pasar sin dificultad. Por otro lado, por debajo de la esfera se encuentra una lámpara de alcohol. Debido al calor que proviene de la lámpara, la esfera aumenta su volumen -se dilata- haciéndose esto evidente porque ya no puede pasar por el anillo.
Usos Willem Jacob's Gravesande (1688-1742), profesor de matemática y astronomía en la Universidad de Leiden, diseñó este dispositivo con el fin de mostrar, de una manera sencilla, la dilatación en volumen de los sólidos. La dilatación cubica es el aumento de volumen que experimenta un sólido al elevar su temperatura. Por ello cuando se diseñan grandes estructuras, como edificios, puentes, etc. es necesario tener en consideración la dilatación y contracción que experimentaran cuando varíe su temperatura. Algunos puentes son aproximadamente 1 m más largos en verano que en invierno. Si este hecho no se tuviera en cuenta, la acción de las fuerzas de dilatación haría que el puente se combara.
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