Dilatacion Termica

DILATACION TERMICA AUTHORS: ANDRES HERNANDEZ YABRUDY MAURICIO QUIJANO RODRIGUEZ

ABSTRACT The present work analyzes the linear dilatation of homogeneous metallic rods to reinforce concepts as the expansion and the coefficients of linear expansion of solids. This is achieved through delivering results in the laboratory when the temperature of the metallic rod is modified until it reaches its maximum expansion. The simulations made in the laboratory show different graphs in which the experiment can be demonstrated in these systems and allowing us to infer the concepts previously mentioned. Keywords: Linear Dilatation, Coefficient of linear expansion, Temperature

RESUMEN El presente trabajo tiene como propósito analizar la dilatación lineal de varillas metálicas homogéneas para reforzar o consolidar algunos conceptos como la dilatación de un sólido y los coeficientes de expansión lineal para algunos sólidos, logrado a través de la obtención de resultados en el laboratorio cuando se modifica la temperatura a la que esta sometido el sólido, hasta lograr su dilatación máxima. Las simulaciones realizadas en el laboratorio arrojan diferentes gráficas en las que se pueden evidenciar lo ocurrido en estos sistemas e inferir acerca de los conceptos anteriormente mencionados. Palabras Clave: Dilatación Lineal, Coeficiente de expansión lineal, Temperatura.

MARCO TEÓRICO En todos los trabajos experimentales es indispensable tener claro una serie de conceptos teóricos básicos que son útiles al experimentador para la realización de los mismos, los cuales sirven de apoyo para determinar y analizar los resultados obtenidos para confirmar los supuestos teóricos y lograr el propósito de la experimentación. En este trabajo tomamos como referentes algunos [email protected] [email protected]

conceptos y definiciones para la comprensión de la situación planteada, entre ellos: Dilatación Lineal, Coeficiente de expansión lineal, Temperatura.

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Temperatura: “propiedad de los sistemas que determina si están en equilibrio térmico. El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el calor o frialdad relativos y de la observación de que el suministro de calor a un cuerpo conlleva un aumento de su temperatura mientras no se produzca la fusión o ebullición.”1 Dilatación Lineal: “Se denomina dilatación lineal al cambio de longitud, que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.”2 Coeficiente de expansión Lineal: “La constante α, que describe las propiedades de expansión térmica de un material dado se denomina coeficiente de expansión lineal.”3

ANALISIS 1. Análisis de la dilatación en la varilla de Aluminio: Para el análisis de la dilatación en la varilla, la sometimos a un cambio de temperatura inducido por vapor hasta que esta alcanzara su dilatación máxima. registramos los datos obtenidos de la siguiente manera:

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Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmica

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SEARS, ZEMANSKY, YOUNG Y FREEDMAN. FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen 1. Ed Pearson. Undécima Edición. p.647

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Los datos obtenidos fueron los siguientes:     

LONGITUD = 41.5 CM = 0.415 M DELTA X = 0.75 MM = 0.75 x 10-3 M TEMPERATURA = 86.2 °C DELTA T = 65.2 °C α Teorico = 2.4 x 10-5 C°-1

Realizamos el calculo del coeficiente de expansión lineal α experimentalmente y lo comparamos con su valor teórico. α Experimental =

L = 2.77 x 10-5 C°-1 L  T

2. Análisis de la dilatación en la varilla de Latón: Para el análisis de la dilatación en la varilla, la sometimos a un cambio de temperatura inducido por vapor hasta que esta alcanzara su dilatación máxima. registramos los datos obtenidos de la siguiente manera:

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Los datos obtenidos fueron los siguientes:     

LONGITUD = 41.5 CM = 0.415 M DELTA X = 0.51 MM = 0.51 x 10-3 M TEMPERATURA = 88.8 °C DELTA T = 66.4 °C α Teorico = 2.0 x 10-5 C°-1

Realizamos el calculo del coeficiente de expansión lineal α experimentalmente y lo comparamos con su valor teórico. α Experimental =

L = 1.85 x 10-5 C°-1 L  T

3. Análisis de la dilatación en la varilla de Cobre: Para el análisis de la dilatación en la varilla, la sometimos a un cambio de temperatura inducido por vapor hasta que esta alcanzara su dilatación máxima. registramos los datos obtenidos de la siguiente manera:

[email protected] [email protected]

Los datos obtenidos fueron los siguientes:     

LONGITUD = 41.5 CM = 0.415 M DELTA X = 0.475 MM = 0.475 x 10-3 M TEMPERATURA = 92.7 °C DELTA T = 70.53 °C α Teorico = 1.7 x 10-5 C°-1

Realizamos el calculo del coeficiente de expansión lineal α experimentalmente y lo comparamos con su valor teórico. α Experimental =

L = 1.62 x 10-5 C°-1 L  T

CONCLUSION Con este trabajo se logró el propósito enunciado logrando representar diferentes situaciones para dilataciones de varillas de diferentes materiales, con lo cual se lograron deducciones con respecto a los datos empleados, denotándose en qué se ve afectado el sistema al hacer un cambio de cualquier variable. Vemos que se da un error en el caculo del coeficientes de expansión lineal para cada una de las varillas ya que al momento de realizar la simulación, puede que los sensores no estén correctamente calibrados, no se haya medido con exactitud la longitud inicial de cada una de las varillas y también el medio en el que se realiza la medición puede afectar la varilla al momento de su dilatación. Además podemos concluir que entre mas grande sea el coeficiente de expansión lineal mayor ira a ser su dilatación para cierto cambio de temperatura. Es decir si sometemos dos sólidos a las mismas condiciones, el que tenga un mayor coeficiente de expansión se dilatara o en su defecto se comprimirá mas en cierto cambio de temperatura que el otro sólido. Esto último permite darse cuenta que para el estudio físico de la mayoría de situaciones en la vida real, deben tenerse en cuenta ciertos factores que de una u otra forma afectan el sistema sobre el cual se trabaja, y estos mismos ser aplicados en el estudio de los datos, para lograr obtener una similitud directa con las bases teóricas.

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REFERENCIAS   

Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. http://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmica SEARS, ZEMANSKY, YOUNG Y FREEDMAN. FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen 1. Ed Pearson. Undécima Edición.

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