UNIVERSIDAD DE LA AMAZONIA FACULTAD: CIENCIAS DE LA EDUCACION PROGRAMA: LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FÍSICAASIGNATURA: TERMODINÁMICA

DOCENTE: RICARDO CHICA BUITRAGO

PRACTICA N° 1DILATACIÓN LINEAL DE SÓLIDOS

Soto k2 a2, Maje c2, Prada h1; Cortez g;Pulecio p2,Carvajal x22estudiantes del II semestre de ingeniería de alimentos, universidad de la amazonia

Florencia- Caquetá

RESUMEN

Se realizó una práctica en el laboratorio ,de la dilatación lineal de los lineal de los sólidos en la Universidad de la Amazonia, se realizó una práctica la cual consistió en tomar los datos de la dilatación y la temperatura de cuatro materiales sólidos ,por cada tres minutos consecuentes ,los materiales solidos fueron el (cobre,bronce,aluminio,acero). La dilatación es un fenómeno físico que presentan todos los materiales, que consiste en el aumento de la longitud de un material al aumentarle la temperatura a este. Esta dilatación se presenta de 3 maneras diferentes de forma lineal, de forma superficial y de forma volumétrica. La dilatación lineal logra un cambio en la longitud del material al cambiarle la temperatura, la superficial es el cambio de área y la volumétrica el cambio de volumen, siempre con respecto a la temperatura. Tenemos el coeficiente de dilatación que es el cociente que mide el cambio de longitud, área o volumen que se produce en un cuerpo cuando experimenta un cambio de temperatura. Todo esto ayuda a saber que tanto se puede dilatar el material a una temperatura determinada.

ABSTRACT

Practice was conducted in the laboratory , the linear expansion of solids linear University of Amazonia , we performed a practice which was to take the data from temperature expansion and four solid materials, for every three consequential minutes , the solid materials were (copper, brass, aluminum , steel) . Dilation is a physical phenomenon which present all materials, which consists of increasing the length of a material alaumentarle this temperature . This dilation is presented in 3 different ways deforms linear superficially and volumetrically . Linear expansion achieves a change in the length of the material to change temperature, the change of surface area and volume change volume , always with respect to temperatura.Tenemos expansion coefficient which is the ratio which measures changing the length , area or volume which occurs in a body when it experiences a change in temperature . All this helps to know that both can expand the material at a given temperature.

OBJETIVO

Observar la dilatación de un cuerpo al aumentar su temperatura. Calcular la dilatación Determinar el coeficiente de dilatación lineal de un sólido.

Universidad de la Amazonia, Lic. Mat. y Física, Laboratorios de Termodinámica

INTRODUCCION

La dilatación es los aumentos de los materiales, por el aumento de temperatura, los diferentes materiales aumentan de tamaño, y los sólidos, líquidos y gases se comportan de modo distinto.La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.Dilatación térmica el coeficiente de dilatación 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 experimenta un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.

MARCO TEORICO

Casi todas las sustancias dilatan cuando se calientan y se contraen al enfriarse, lo cual se manifiesta con la variación de su volumen, pudiendo hablarse del coeficiente de dilatación volumétrico.

Para un cuerpo en forma de barra o cable, solo interesa generalmente la variación de su longitud con la temperatura y por ello nos referiremos al coeficiente de la dilatación lineal.

Cuando una barra de longitud L0 se calienta de tal manera que sufra un cambio de temperatura ∆T, su longitud aumenta en una cantidad ∆L. Las observaciones muestran que para muchas clases de sólidos y dentro de un intervalo de temperatura moderado, la fracción de dilatación ∆L/L0 es proporcional al cambio de temperatura. Esta relación se puede expresar por medio de la ecuación:

Donde, es el coeficiente de dilatación lineal de la barra De una manera general, se puede definir como:

Se habla de coeficiente de dilatación lineal medio por un intervalo dado de temperatura ya que realmente varia con la temperatura. También consideramos el hecho de que la dilatación es la misma en tres direcciones pero guardando la longitud es mucho mayor que las otras dimensiones y considerar solo la dilatación lineal.

METODOLOGIA

Figura N°1.

1. Mida la longitud de la barra y la temperatura ambiente inicial.

2. Establezca el montaje como se muestra en la Figura N°1.

3. Tome la lectura inicial cero del tornillo micrométrico justamente cuando haga contacto con la varilla (Calibrar).

4. Conecte las mangueras conductoras de vapor y prenda el calentador. inmediatamente el tornillo micrométrico del lado

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derecho de la varilla comienza a registrar la dilatación.

5. En el momento en el que el termómetro marque la temperatura más alta (alrededor de 98° C) apague el calentador.

6. En este momento la varilla se ha dilatado al máximo, mida el

acortamiento de la varilla a medida que la temperatura disminuya. Haga, entonces lectura con el tornillo micrométrico a la temperatura de 90, 80, 70, 60, 50, 40 y 30 grados centígrados, además la temperatura ambiente. Llena la tabla de N° 1

MATERIALES EQUIPOS

Calentador eléctrico, Aparato para dilatación,2 Termómetro 250° C,2 erlemeyer,Tapones perforados,Regla,Manguera de latex,Mecheros,Alcohol,2 soportes.

RESULTADO

El cobreLectura inicial del tornillo macrometrico:0

Temperatura ambiente: 28 ºC

DILATACION LINEAL DEL TUBO DE COBRE

TIEMPO (MINUTOS) DILATACIÓN ∆L (mm) TEMPERATURA(Celsius)3 0.05 33º6 0.10 40º9 0.14 46º12 0.17 49º15 0.195 54º18 0.21 56º21 0.22 58º24 0.23 60º27 0.24 61º30 0.242 61º33 0.242 62º36 0.249 62º39 0.249 63º42 0.21 58º45 0.185 55º

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48 0.162 52º51 0.145 49º54 0.13 48º57 0.12 46º60 0.115 45º63 0.11 44º66 0.105 43º69 0.102 42º72 0.101 42º75 0.10 41º

El aceroLectura inicial del tornillo macrometrico:0

Temperatura ambiente: 28 ºC

DILATACION LINEAL DEL ACERO

TIEMPO (MINUTOS) DILATACIÓN ∆L (mm) TEMPERATURA(Celsius)3 0.01 33º6 0.045 40º9 0.08 46º12 0.11 49º15 0.14 54º18 0.15 56º21 0.16 58º24 0.17 60º27 0.17 61º30 0.18 61º33 0.185 62º36 0.185 62º39 0.185 63º42 0.175 58º45 0.15 55º48 0.135 52º51 0.12 49º54 0.105 48º57 0.095 46º60 0.085 45º63 0.085 44º66 0.08 43º69 0.08 42º72 0.08 42º75 0.08 41º

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Lectura inicial del tornillo macrometrico:0Temperatura ambiente: 28 ºCLongitud:51,9

DILATACION LINEAL DEL ALUMINIO

TIEMPO (MINUTOS) DILATACIÓN ∆L (mm) TEMPERATURA(Celsius)3 0.02 33º6 0.07 41º9 0.13 47º12 0.17 53º15 0.205 58º18 0.23 62º21 0.25 64º24 0.27 66º27 0.28 68º30 0.30 69º33 0.31 70º36 0.32 72º39 0.33 72º42 0.33 73º45 0.335 73º48 0.34 73º51 0.38 71º54 0.33 64º57 0.29 60º60 0.25 56º63 0.24 53º66 0.21 50º69 0.19 48º72 0.18 46º75 0.17 45º78 0.16 43º81 0.16 43º

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TEMPERATURA 33º 41º 47º 53º 58º 62º 64º

∆L(mm) 0,00038536 0,00134875 0,00250482 0,00327553 0,0039499 0,0044316 0,00481696

66º 68º 69º 70º 72º 72º 73º 73º

0,00520231 0,00539499 0,00578035 0,00597303 0,0061657 0,00635838 0,00635838 0,00645472

73º 71º 64º 60º 56º 53º 50º 48º

0,00655106 0,00732177 0,00635838 0,00558767 0,00481696 0,0044316 0,00404624 0,00366089

46º 45º 44º 43º 43º

0,00346821 0,00327553 0,00308285 0,00308285 0,00308285

Lectura inicial del tornillo macrometrico:0

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Temperatura ambiente: 28 ºCLongitud: 51,8

DILATACION LINEAL DEL BRONCE

TIEMPO (MINUTOS) DILATACIÓN ∆L (mm) TEMPERATURA(Celsius)3 0.06 33º6 0.13 42º9 0.19 49º12 0.23 54º15 0.27 59º18 0.30 63º21 0.32 65º24 0.34 68º27 0.35 70º30 0.36 71º33 0.37 72º36 0.38 73º39 0.39 74º42 0.39 75º45 0.395 75º48 0.37 75º51 0.31 72º54 0.27 65º57 0.24 61º60 0.21 56º63 0.19 53º66 0.17 51º69 0.16 48º72 0.15 46º75 0.13 45º78 0.12 43º81 0.12 43º

TEMPERATURA 33º 42º 49º 54º 59º 63º 65º 68º

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Universidad de la Amazonia, Lic. Mat. y Física, Laboratorios de Termodinámica

∆L(mm) 0,0011583 0,00250965 0,00366795 0,00453668 0,00521236 0,00579151 0,00617761 0,00656371

70º 71º 72º 73º 74º 75º 75º 75º

0,00675676 0,00694981 0,00714286 0,00733591 0,00752896 0,00752896 0,00752896 0,00762548

72º 65º 61º 56º 53º 51º 48º 46º

0,00714286 0,00598456 0,00521236 0,0046332 0,00405405 0,00366795 0,00328185 0,0030888

45º 44º 43º 43º0,00289575 0,0027027 0,00250965 0,0023166

Cuestionario:

1. ¿Por qué es incorrecto decir que la materia contiene calor?

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Rta: Porque el calor es una forma de energia que se genera por el movimiento de atomos y molesculas, por lo que puede ser transferible a diferentes estados de la materia como luz, mecánica, electrica, etc.

2. ¿Consultar qué es el módulo de Young?.

Rta: es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young.Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud. Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede encontrarse empíricamente mediante ensayo de tracción del material. Además de este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse el módulo de elasticidad transversal de un material

3. Cuando se expone un termómetro directamente a la luz solar, ¿qué temperatura mide, la del aire, la del sol, o cuál?

Rta: la temperatura es conjunto a del aire y la del sol ya que las moléculas se unen,

4. ¿Cuáles son las sustancia que al calentarlas disminuyen su volumen y por qué?

Rta: un ejemplo es el agua ya que a cierta temperatura se evapora.

5. ¿Por qué la amalgama utilizada en las obturaciones dentales tienen el mismo coeficiente expiación promedio que un diente.¿ Qué ocurriría si esto no fuera así? .

Rta: porque tiene un buen coeficiente de expansión buena resistencia a la compresión ,es biocompatible,insoluble,de fácil manipulacio ,Pues nodaría la textura o medida exacta para la mordida lo cual seria muyincomoda

6. Defina los conceptos de temperatura, calor y energía interna.

Rta:La Temperatura: es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC. En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se

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divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado. En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius.El calor: es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.

la energía interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala macroscópica. Más concretamente, es la suma de:

la energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de

la energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.1

La energía interna no incluye la energía cinética traslacional o rotacional del sistema como un todo. Tampoco incluye la energía potencial que el cuerpo pueda tener por su localización en un campo gravitacional o electrostático externo

CONCLUSIÒN

Por medio del laboratorio nos permite determinar que cada sustancia tiene un coeficiente de dilatación lineal, también comprendemos que la mayoría de los sólidos al variar su temperatura variarán también sus tres dimensiones largo, ancho y altura como se muestra en este experimento. concluimos que al aumentar la temperatura todos los cuerpos se dilatan. También se logra descifrar que la dilatación es directamente proporcional a la temperatura.

BIBLIOGRAFÍA:

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ADDISON- WESLEY IBEROAMERICANA. Raymond A. Serway y Robert J. Beichner. Física Tomo I, Quinta Edición. pág. 533 Física General De Máximo-Alvarenga editorial Norma

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