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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA- 2015

FÍSICA 2 “INFORME DEL LABORATORIO N° 4”

NOMBRE DEL INFORME:

“Coeficiente de dilatación térmica”

FECHA DEL EXPERIMENTO REALIZADO :

3/11/15

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME:

17/11/15

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES:

1. DIAZ BUSTAMANTE BREITNER.

2. ROJAS ROJAS IVAN

3. VERA CHINCHAY MOISES.

CICLO ACADEMICO : 2015-II

LABORATORIO N°3 FISICA II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA – FIEE

1.-OBJETIVO

Es analizar, comprobar y comparar cómo se comportan las diferentes sustancias a

diversas temperaturas para de esta manera obtener una comprensión más clara

de un fenómeno tan importante como lo es la “Dilatación lineal”.

2.- MARCO TEÓRICO

DILATACION TERMICA

Cuando la temperatura de un cristal varia, se produce un cambio en sus

dimensiones (dilata o contrae), y a menudo deforma, que se conoce como

dilatación térmica. Cuando se recupera la temperatura inicial, se recuperan las

dimensiones y la forma, y por tanto, el fenómeno es reversible.

COEFICIENTE DE DILATACION TERMICA:

Es el cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce

cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente varia la

temperatura provocando una dilatación térmica.

Y se expresa de forma general de la siguiente manera:

S.I=



Sólidos

Para los sólidos, el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el

coeficiente de dilatación lineal. Para una dimensión lineal cualquiera, se puede

medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después

de cierto cambio de temperatura, como:

Térmica

Dilatación, por lo general, la materia se dilata al calentar y se contrae al enfriarla.

Esta dilatación se supone que "a" no depende de la temperatura lo cual no es

estrictamente cierto. Se denomina dilatación térmica 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.

Gases y líquidos

En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación

volumétrico o , que viene dado por la expresión:

Para sólidos, también puede medirse la dilatación térmica, aunque resulta menos

importante en la mayoría de aplicaciones técnicas. A partir del cálculo se deduce

que el coeficiente de dilatación volumétrico es el triple del coeficiente de

dilatación lineal, por lo tanto, para los rangos donde el coeficiente es constante se

cumple:



DILATACION LINEAL

En un sólido las dimensiones son tres, pero si predomina sólo el largo sobre el

ancho y el espesor o altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la

acción del calor habrá un incremento en la longitud y no así en el ancho y espesor

llamada dilatación lineal.



DILATACION SUPERFICIAL

Cuando las dimensiones predominantes son el largo y el ancho sobre el espesor o

altura, como ser una chapa o una lámina, al exponerse a la acción del calor habrá

un incremento o variación en la superficie (ΔS) y no así en el espesor llamada

dilatación superficial.

DILATACION VOLUMETRICA

Cuando predominan sus tres dimensiones como el largo, ancho y altura, siendo un

prisma, una esfera, un cubo, etc., al exponerse a la acción del calor habrá un

incremento o variación en el volumen (ΔV) se denomina dilatación cúbica o

volumétrica.



3.-MATERIALES

4 tubos: cobre, aluminio, acero y vidrio.

Un vernier

Una escuadra

Una regla milimetrada de un 1 m.

Kit de dilatación térmica



4.- PROCEDIMIENTO

Disponer el equipo como se muestra. la figura 1

Coloque el dispositivo que nos dará la distancia que se elonga la varilla, el

cual consiste en una aguja con una pantalla circular de cartulina relaciona

marca en el borde de la cartulina para que nos sirva como referencia.

Figura 2

Mida la temperatura de ambiente ( ), mide la longitud inicial de la varilla

( ) y mida el diámetro de la aguja.



Proceda a calentar la varilla con el vapor de agua, espere el tiempo

necesario para asegurarse que toda la varilla a alcanzado su máxima

elongación, para el caso extremo de la varilla de vidrio, este tiempo no debe

ser menor a 20 min. Observe figura 3 y 4.

Mida el ángulo de desfase.

Repita el mismo para toda las demás varillas apunte sus datos y errores en

la tabla.



5.-DIAGRAMA DE FLUJOS:



6.- CALCULOS Y RESULTADOS:

Calculamos los coeficientes de dilatación ( a partir de la siguiente fórmula:

Donde =

Reemplazando:

Donde:

R = 3mm (Radio de la aguja).

: Cambio de longitud.

Longitud inicial.

: Variación de temperatura.

: 25°C temperatura inicial (Temperatura ambiental)

= 100°C (temperatura final)

: Ángulo barrido por el indicador.

Por lo tanto al reemplazar los datos constantes en la ecuación general, tenemos

que:



Entonces conociendo el ángulo barrido por la aguja y su longitud inicial de cada

material podremos conocer el coeficiente de dilatación lineal de cada material,

donde se ve en el siguiente cuadro:

7.- CONCLUSIONES

A un cambio de temperatura sobre un determinado cuerpo existe una

variación longitudinal en este.

Del experimento se puede concluir que el fenómeno de dilatación lineal es

natural de todos los cuerpos pero se manifiesta en diferente proporción

según sea la naturaleza.

Para distintos materiales existe un coeficiente de dilatación diferente en un

orden o patrón de ° .

8.- BIBLIOGRAFIA

SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996.

M. Alonso, E.J. Finn: “Física”, Vol. 1 Fondo Educativo Interamericano.

P.A. Tipler: “Física para la Ciencia y la Tecnología”. 5ª Edición. Vol. 1 y 2

Ed. Reverté

M. Alonso, E.J. Finn: “Física”, Vol. 1Fondo Educativo Interamericano.

MATERIAL DEL TUBO

LONGITUD

INICIAL (cm)

ÁNGULO (rad)

COEFICIENTE DE DILATACIÓN

( ° )

ALUMINIO 74.7 1.32 0.14

ACERO 74.8 0.75 0.08

VIDRIO 74.2 0.03 3.23

COBRE 35 0.71 0.16

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