ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS FSICASLABORATORIO DE FISICA B

Ttulo de la prctica:

Dilatacin Trmica

Profesor:

Ing. Jos Alexander Ortega Medina

Nombre:

Robert Roca Figueroa

Fecha de entrega del informe:

Mircoles, 20 de julio de 2011

Paralelo:

6

Ao - Trmino: I Trmino 2011

RESUMEN:

Mediante esta prctica se estudi la expansin lineal de un slido como consecuencia del cambio de la temperatura, calculando tambin su coeficiente de expansin lineal.

Se trabaj con varillas de hierro (Fe), cobre (Cu) y una de vidrio, con la cual se experiment un fenmeno conocido como dilatacin trmica, que al variar temperatura a estos cuerpos, se produce un aumento lineal de longitud.

El volumen, el rea o la longitud de estos materiales son aumentados con la temperatura.

Se calcul experimentalmente el coeficiente de expansin de estos materiales y se compar a los valores tericos para determinar de qu material son dichos materiales.

OBJETIVO:

Determinar el coeficiente de expansin lineal de diferentes materiales. EQUIPO: Dispositivo para dilatacin trmica (figura 1) Generador de vapor Regla Termmetro

FUNDAMENTO TERICO:

La materia se expande cuando es calentada y se contrae cuando es enfriada. La cantidad de expansin es considerable en los gases, es apreciable en los lquidos y pequea en los slidos. Sin embargo, an en los slidos la cantidad de expansin es de tal magnitud que no puede ser despreciada en el diseo de maquinaria y aparatos industriales, particularmente si se espera sea considerable la variacin de temperatura.

Este fenmeno se explica por la teora de la Energa Cintica Molecular de la Materia. De acuerdo con esta teora la energa cintica (y por lo tanto la velocidad) de las molculas de una sustancia se incrementa con el incremento de la temperatura, si las molculas adquieren gran energa se mueven con gran velocidad y chocan unas otras violentamente dando como resultado que su distancia media resulte aumentada.El volumen, el rea o la longitud del material entonces son aumentadas con la temperatura.

En el caso de varillas metlicas o alambres esta expansin es mayor en longitud (expansin lineal).

En la figura 2, sea la longitud de la varilla de metal a la temperatura inicial y su longitud a alguna temperatura . El coeficiente de expansin lineal definido como el cambio en longitud por unidad de la longitud original por cambio en grados de la temperatura.

Expresado como una frmula:

Si:

Entonces:

200mm4mmxeDeterminacin de e

Vidrio

Adems la longitud de un cuerpo a la temperatura t (C) est dada por la ecuacin:

Donde representa la longitud inicial de la varilla.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Dispngalos aparatos en la forma indicada en la figura 1.2. Mida la longitud inicial de la varilla y regstrela en el informe de esta prctica.3. Tome la lectura inicial de la temperatura ambiente.4. Encere la escala5. Conecte la manguera del generador de vapor, espere que salga vapor y djelo escapar por un minuto o ms. Tome entonces varias lecturas en la escala y anote la temperatura en el desfogue. 6. Completamos las preguntas que se encuentran al final de la prctica.

TABLA DE DATOS:

Material

Fe495192495

Cu495302493

vidrio49562490

CLCULOS:

Determine el incremento en la longitud de la barra (e)

Barra de Hierro (Fe)

Barra de Cobre (Cu)

Barra de vidrio

Obtenga el coeficiente de dilatacin lineal de la varilla utilizada en esta prctica

Barra de Hierro (Fe)

Barra de Cobre (Cu)

Barra de vidrio

Encuentre la diferencia relativa entre el valor terico y el valor experimental del coeficiente de dilatacin lineal. Utilice la diferencia % = (Teo - Exp)(100%)/Teo

TABLA DE RESULTADOS:

Material

Fe4951962495

Cu495302493

vidrio49560,122490

GRFICOS:

Equipo de prctica

DISCUSIN:Tabla de datos: La temperatura final influye en nuestros clculos del valor del incremento en la longitud de la barra (e). La toma correcta de estos datos ser importante para la obtencin de resultados con errores mnimos.Clculos: Aplicar correctamente las frmulas y datos fue la clave para que la prctica tenga xito. Calculamos el incremento en la longitud de la barra (e) y el coeficiente de dilatacin lineal (), se obtiene valores aproximados lo que se puede decir que los clculos fueron los correctos.Tabla de resultados: Terminando de realizar los clculos, se procede a completar la tabla. Se puede apreciar los efectos que tiene cada barra, su temperatura final, dilatacin lineal, etc.Observacin: La correcta observacin de estos experimentos, nos llevarn a una correcta explicacin de estos fenmenos.Resultados: Como resultados tenemos la explicacin de los fenmenos que hemos observado.

CONCLUSIONES:

Determinamos valores que fueron aproximadas a los resultados esperados. Las frmulas expuestas cumplen con la aproximacin de resultados, segn los clculos que hicimos. Como resultados obtuvimos: , , , entonces pudimos concluir que los materiales con que trabajamos fueron: hierro, cobre y vidrio respectivamente, ya que sus valores experimentales se aproximan al valor terico de estos. Al calcular el valor de hierro obtuvimos un 10% de error comparado con el valor terico, al calcular el valor del cobre se obtuvo un 2.94% de error comparado con su valor terico, y un 4% de error para el vidrio. Los errores son aceptable y se puede decir que la prctica fue desarrollada exitosamente.

REFERENCIA BIBLIOGRFICA:

Gua de Laboratorio de Fsica B.Fsica Universitaria Sears, Zemansky.