INFORME DE DILTACION LINEAL
LUIS FELIPE VILLARREAL ARROYO
JEFERSSON GRANADA
OSCAR VALERO
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA
INGENIERIA CIVIL
BOGOTA – COLOMBIA
2015
Introducción
Mediante esta práctica se estudió la expansión lineal de un sólido como
Consecuencia del cambio de la temperatura, calculando también su coeficiente de
Expansión lineal.
El volumen, el área o la longitud de estos materiales son aumentados con la
Temperatura.
Se calculó experimentalmente el coeficiente de expansión de estos materiales y se estudio la relación entre las variables presentes.
Objetivo General
Determinar el coeficiente de expansión de 3 barras de diferentes materiales.
Objetivos Específicos
Determinar la relación que existe entre temperatura y longitud.
Determinar la relación que hay entre temperatura, longitud y coeficiente de expansión.
Materiales
-Generador de vapor
-Manquera
-Dispositivo para dilatación térmica
-Termómetro
Fundamento Teórico
La materia se expande cuando es calentada y se contrae cuando es enfriada. La
Cantidad de expansión es considerable en los gases, es apreciable en los líquidos
Y pequeña en los sólidos. Sin embargo, aún en los sólidos la cantidad de
Expansión es de tal magnitud que no puede ser despreciada en el diseño de
Maquinaria y aparatos industriales, particularmente si se espera sea considerable
La variación de temperatura.
Este fenómeno se explica por la teoría de la Energía Cinética Molecular de la
Materia. De acuerdo con esta teoría la energía cinética (y por lo tanto la velocidad)
De las moléculas de una sustancia se incrementa con el incremento de la
Temperatura, si las moléculas adquieren gran energía se mueven con gran
Velocidad y chocan unas otras violentamente dando como resultado que su
Distancia media resulte aumentada.
El volumen, el área o la longitud del material entonces son aumentadas con la
Temperatura.
En el caso de varillas metálicas o alambres esta expansión es mayor en longitud
(Expansión lineal).
Procedimiento
1. Montar el dispositivo para dilatación térmica y el tripie y empiece calentar en el matraz unos 200 ml de agua con el generador de calor.
2. Seleccione la varilla metálica a la que se le medirá el coeficiente de dilatación volumétrica.
3. Mida su longitud con la regla (no es necesario)
4. Coloque la varilla en el dilatómetro, asegurándose de que quede bien asentada y que los tapones que se encuentran en el extremo del dispositivo permitan su dilatación libre. Verifique que todos los tornillos (no el micrométrico) se encuentren bien ajustados para que ellos no contribuyan al error experimental.
5. Ajústese el tornillo lateral tratando de que el tornillo micrométrico, integrado al aparato, marque cero. En caso de no poderse ajustar a cero, anote el valor que señala para que se lo reste a las lecturas que tome durante el desarrollo del experimento. Esta parte es importante porque el tornillo micrométrico permitirá medir los cambios de longitud del material. Importante: En todos los casos use el foquito (si posee) que tiene integrado el dilatómetro para asegurar que el tornillo micrométrico y la varilla han hecho contacto. En cuanto se asciende se ha establecido contacto entre ambos.
6. Enseguida, gire el tornillo micrométrico en el sentido apropiado para que se retire de la varilla y ésta pueda dilatarse libremente cuando sea calentada.
7. Coloque el termómetro en el aparato como se indica en la figura y deje que éste alcance el equilibrio térmico con la varilla. Una vez que este equilibrio se ha alcanzado, anote la temperatura que marca. Esta será T0.
8. Conecta las mangueras látex y espere a que el vapor del agua en ebullición lleve a la varilla hasta la temperatura máxima, que es casi de 99 ºC.
9. Una vez que observe que la varilla ha alcanzado la máxima temperatura (el termómetro no varía de valor), gire el tornillo micrométrico en el sentido apropiado para ponerlo en contacto con la varilla y mida el cambio de longitud que ha sufrido y la temperatura correspondiente. En caso de que el dilatómetro posea foquito úselo para asegurar que han hecho contacto, tal como se indicó en el punto 5.
10. En caso de que inicialmente el tornillo micrométrico no haya marcado cero, realice la operación de restar el valor inicial a la cantidad obtenida en el paso 9, tal como se indicó en el punto 5.
11. A continuación apague el mechero y deje que la varilla se enfrié libremente. Previamente puede fijar para qué valor de temperatura medirá el cambio en la longitud. Por ejemplo puede ser cada vez que descienda 10 grados la temperatura de la varilla, de tal modo que pueda tener alrededor de 5 a 8 cambios de longitud, cada uno con su temperatura correspondiente.
12. Las últimas mediciones no deben hacerse para valores de temperatura próximos al valor inicial, ya que puede conducir a errores experimentales considerables. Más concretamente, que T-To 20o C, aproximadamente.
FIGURA NO. 1
Resultados
LONGITUD DE LA BARRA
INCREMENTO DE LONGITUD DE LA BARRA
TEMPERATURA AMBIENTE (T1)
TEMPERATURA FINAL
(T2)
74.5 cm
0.084 cm
23 °c
91 °c
74.5 cm
0.055 cm
23 °c
90 °c
74.5 cm
0.097 cm
23 °c
88 °c
TABLA NO. 1
COEFICIENTE DE DILATACION
Barra 1
e=el1(t2-t1)
e=0.084 cm74.5 cm 91°c-23°c =1.65x10-5 (°C-1)
Barra 2
e=el1(t2-t1)
e=0.055 cm74.5 cm 90°c-23°c =1.10x10-5 (°C-1)
Barra 3
e=el1(t2-t1)
e=0.097 cm74.5 cm 88°c-23°c = =2.00x10-5 (°C-1)
CONCLUCIONES
Se calculó experimentalmente el coeficiente de expansión lineal de varillas de diferentes materiales.
También se resolvió que el coeficiente de expansión lineal actúa como una constante en la relación de la variación de temperatura y la variación de longitud, en donde la formula L= T es una fórmula válida para una varilla de cualquier material.
Se observó que la varilla de cobre tiene un coeficiente de expansión lineal mayor que el de hierro, y también su incremento de longitud fue mayor.
Se dedujo que al aumentar el incremento de temperatura, se incrementa la longitud de una varilla, pero el coeficiente de expansión lineal es constante.
