COEFICIENTE DE DILATACION LINEALI.- OBJETIVO1.- Determinar el coeficiente de dilatacin lineal y la fatiga trmica de diferentes slidos.II.- EQUIPO-Equipo para la medicin de dilatacin lineal, que consta de los siguientes componentes:. Una cubeta de vidrio acoplado a un termostato..Un termometro :0-100C.

.Una base lineal metalica , que sirve para colocar los tubos metlicos..Dos mangueras.

.Un medidor de longitud de precisin,en forma de reloj. .Una varilla metalica de 1m de longitud (tubos de cobre,aluminio.y vidrio). cobrealuminiovidrio .22 cojines de 250 ml de agua destilada (1ml = 2 cm). III.- FUNDAMENTO TERICO

Las dimensiones de los cuerpos aumentan cuando se eleva su temperatura.La figura adjunta representa una barra cuya longitud es L, a una cierta temperatura de referencia t (por ejemplo la temperatura del medio ambiente) y pasa a ser L a una temperatura ms alta t . La diferencia L - L = L es el aumento de longitud de la barra por el calentamiento: Experimentalmente se encuentra que el aumento de longitud, proporcional al aumento de temperatura L , es proporcional a la longitud inicial L , y muy aproximadamente proporcional al aumento de temperatura t = t - t . Esto es, L = L L (1)La constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de dilatacin lineal y es distinta para cada sustancia o material.

De la ecuacin (1) puede despejarse el valor de y escribir:

= (2)Las dimensiones de son grados reciprocos (centgrados o Fahrenheit),por ejemplo (.De la ecuacin (1) se puede encontrar la siguiente relacin:

LL(1 (3)La fatiga o esfuerzo normal se define ,por:

(4)Donde F es la fuerza aplicada a la barra, paralela a su eje, y A la seccin transversal de la barra.Supongamos que una barra a la temperatura t tiene sus extremos rgidamente fijos, y que mientras se mantiene asi, se reduce la temperatura a un valor menor t.La variacin relativa de longitud, si la barra pudiera contraerse libremente,seria:t)

Puesto que la barra no puede contraerse, la tensin ha de aumentar hasta producir un valor suficiente para producirla misma variacin relativa de longitud. Como la deformacin de la barra pequea se cumple la ley de Hooke, es decir:

(5)Donde Y es el modulo de Young del material.IV.-PROCEDIMIENTO1.- Instalar el equipo como se muestra en la figura adjunta.

2.- llenar la cubeta con agua destilada, hasta 2 o 3 cm por debajo del borde superior.

3.- Acoplar las mangueras al tubo de cobre y al termostato. 4.- Calibrar el dispositivo que registra la variacin de longitud de la varilla (la aguja debe coincidir con el cero del instrumento). 5.- Medir la temperatura inicial t (temperatura del medio ambiente) a la que se encuentra la varilla.

6.- Medir la longitud inicial de la varilla , L , correspondiente a la temperatura inicial, t. 7.- Con la perilla del termostato, seleccionar una determinada temperatura, por ejemplo 30 ; iniciar luego el calentamiento del agua conectando el enchufe del termostato a la corriente alterna y presionando el botn de encendido del termostato. Cuando el termmetro registra 30 que es la temperatura del agua y tambin de la varilla, anotar el cambio de longitud. 8.-Repetir el paso 6 haciendo variar la temperatura del termostato, y anotar sus datos en la TABLA N 1. 40 50 60 70

809.- Graficar en un papel milimetrado en funcin de . A partir de la grafica, determinar el coeficiente de dilatacin lineal .10.- Determine el esfuerzo de corte en el intervalo de temperatura t temperatura ambiente y t80, mediante la siguiente ecuacin:

YCu 11 ; YAl 7.0 ; YVidrio 6.0

7.08.97 .(esfuerzo de corte del aluminio)V.- REULTADOS L tNt

1303.50.05223.96

24013.50.19

35023.50.32

46033.50.4521.67

57043.50.54

68053.50.575

TABLA N 1VI.-CUESTIONARIO1.- Qu mecanismo de transferencia de calor ocurre en el calentamiento del tubo utilizado en el experimento?.ConveccinLaconveccines una de las tres formas detransferencia de calory se caracteriza porque se produce por medio de unfluido(lquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentestemperaturas. Laconveccinse produce nicamente por medio de materialesfluidos. Lo que se llamaconveccinen s, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que est en contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras que el agua que est en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dej la caliente.La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscpicos de porciones calientes y fras de ungaso unlquido. Se incluye tambin el intercambio deenergaentre una superficiesliday un fluido o por medio de unabomba, unventiladoru otro dispositivo mecnico (conveccin mecnica, forzada o asistida).

2.- Cuando la barra se est dilatando, Est a tensin o compresin?.TensinLa dilatacin se define como el aumento de las dimensiones de un cuerpo cuando este absorbe calor. Lo cual se demostr en el experimento q la barra de aluminio aumento su longitud debido al aumento de temperatura del termostato.