Curso: LABORATORIO DE FÍSICA II

Profesora : Trujillo Saenz Carolina

Integrantes:

Cano Huerta, Jarumy Alejandrina (11170105)

Garcia Silva, Helen Liliana (10170275)

Tarazona Ramírez, Nadia Paola (06170171)

Horario: Martes 4 -6 pm

Fecha de entrega: 04/06/2013

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ÍNDICE

OBJETIVOS…………………………………………….Pág. 1

MATERIALES/EQUIPOS………………………….Pág. 2

FUNDAMENTO TEÓRICO…………………………Pág. 2

PROCEDIMIENTO……………………………………Pág. 6

EVALUACIÓN..………………………………..…….Pág. 13

CONCLUSIONES…………………………………...Pág. 19

SUGERENCIAS………………………………………Pág. 20

ANEXOS………………………………………..……..Pág. 20

BIBLIOGRAFÍA……………………………...…….Pág. 22

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I. OBJETIVOS

Determinar los coeficientes de expansión lineal de las diferentes varillas usando

un dilatómetro.

Observar el comportamiento de los fluidos al cambio de temperatura.

Calcular el coeficiente de dilatación térmica del aire.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

1 Termostato de inmersión

1 Dilatómetro con reloj calibrador

1 Termómetro (-10 a +100ᶱ C)

1 Cubeta de acrílico

2 Tornillos de ajuste

4 Abrazaderas

2 Mangueras flexibles

1 Balanza de tres barras

Varillas de cobre, aluminio, bronce

1 Vaso de precipitadode 1L

1 Soporte universal

1 Nuez

1 Trípode

1 Rejilla

1 Picnómetro de 100 mL

1 Tubo de vidrio (300 mm) con escala

1 Pizeta

1 jeringa

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III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Se denomina coeficiente de dilatación al 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.

Todos los cuerpos en mayor o menor

medida, cuando experimenta un cambio de

temperatura se dilatan (cambian sus

dimensiones geométricas). Este fenómeno

juega un papel importante en un gran

número de aplicaciones ingenieriles.

Ejemplo: construcción de edificios, carreteras,

vías férreas.

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COEFICIENTES DE DILATACIÓN

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en

los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada

aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se

expanden al calentarse y se contraen al enfriarse;1 este comportamiento de respuesta

ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica (típicamente

expresado en unidades de °C-1):

SÓLIDOS

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

de dilatación lineal αL. Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir

experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto

cambio de temperatura, como:

Puede ser usada para abreviar este coeficiente, tanto la letra griega alfa como la letra

lambda .

GASES Y LÍQUIDOS

En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico αV o β, que

viene dado por la expresión:

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

importante en la mayoría de aplicaciones técnicas. Para la mayoría de sólidos en las

situaciones prácticas de interés, el coeficiente de dilatación volumétrico resulta ser más o

menos el triple del coeficiente de dilatación lineal:

APLICACIONES

El conocimiento del coeficiente de dilatación (lineal) adquiere una gran importancia

técnica en muchas áreas del diseño industrial. Un buen ejemplo son los rieles del

ferrocarril; estos van soldados unos con otros, por lo que pueden llegar a tener una

longitud de varios centenares de metros. Si la temperatura aumenta mucho la vía férrea

se desplazaría por efecto de la dilatación, deformando completamente el trazado. Para

evitar esto, se estira el carril artificialmente, tantos centímetros como si fuese una

dilatación natural y se corta el sobrante, para volver a soldarlo. A este proceso se le

conoce como neutralización de tensiones.

Para ello, cogeremos la temperatura media en la zona y le restaremos la que tengamos en

ese momento en el carril; el resultado lo multiplicaremos por el coeficiente de dilatación

del acero y por la longitud de la vía a neutralizar.

Calor

Fenómeno físico que eleva la temperatura y dilata, funde, volatiliza o descompone un

cuerpo. El calor de un cuerpo es la suma de la energía cinética de todas sus moléculas.

El tema calor constituye la rama de la Física que se ocupa de los movimientos de las

moléculas, ya sean de un gas, un líquido o un sólido. Al aplicar calor a un cuerpo, éste

aumenta su energía. Pero existe una diferencia sustancial entre la energía térmica que

posee un cuerpo y su temperatura.

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Temperatura

Grado de calor en los cuerpos. Para medir la temperatura, se utiliza el termómetro de

mercurio, que consiste en un tubo estrecho de vidrio (llamado capilar), con el fondo

ensanchado en una ampolla pequeña y el extremo superior cerrado. La ampolla o

depósito y parte del capilar están llenos de mercurio y en la parte restante se ha hecho el

vacío. Para leer la temperatura se utiliza una escala que está grabada en el vidrio.

CALOR Y TEMPERATURA

La gráfica representa el cambio de temperatura que se produce al suministrar calor al

agua (a 1 atmósfera de presión). A 0 °C y 100 °C se le puede suministrar calor sin cambiar

su temperatura. Este ‘calor latente’ rompe los enlaces que mantienen unidas las

moléculas, pero no aumenta su energía cinética. Para vaporizar un gramo de agua hace

falta aproximadamente siete veces más calor que para fundirlo. Esa diferencia se refleja

en las distintas longitudes de las partes horizontales de la gráfica. Las pendientes de las

líneas inclinadas representan el número de grados de aumento de temperatura por cada

julio de calor suministrado a un gramo de agua. El 'calor específico' del agua es de 4.185,5

julios por kilogramo y grado, es decir, hacen falta 4.185,5 julios de energía para aumentar

en un grado la temperatura de un kilogramo de agua.

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Efectos del calor:

–El calor dilata los cuerpos: todos los cuerpos, cuando se calientan, aumentan de

volumen;

–El calor modifica los estados de la materia, convirtiendo los sólidos en líquidos y éstos en

gases.

Es importante observar

que mientras se produce el cambio de estado no aumenta la temperatura del cuerpo;

–El calor hace variar la temperatura.

Como la forma de un fluido no está definida, solamente tiene sentido hablar del cambio

del volumen con la temperatura. La respuesta de los gases a los cambios de temperatura o

de presión es muy notable, en tanto que el cambio en el volumen de un líquido, para

cambios en la temperatura o la presión, es muy pequeño. β representa el coeficiente de

dilatación volumétrica de un líquido,

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Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su

dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos.

Sin embargo, el líquido más común, el agua, no se comporta como los otros

líquidos. En la figura F, se muestra la curva de dilatación del agua. Se puede

notar que, entre 0 y 4ºC el agua líquida se contrae al ser calentada, y se dilata

por encima de los 4ºC, aunque no linealmente. Sin embargo, si la temperatura

decrece de 4 a 0ºC, el agua se dilata en lugar de contraerse. Dicha dilatación al

decrecer la temperatura no se observa en ningún otro líquido común; se ha

observado en ciertas sustancias del tipo de la goma y en ciertos sólidos cristalinos

en intervalos de temperatura muy limitados, un fenómeno similar. La densidad

del agua tiene un máximo a 4ºC, donde su valor* es de 1 000 kg/m3. A cualquier

otra temperatura su densidad es menor. Este comportamiento del agua es la

razón por la que en los lagos se congela primero la superficie, y es en definitiva lo

que hace posible la vida subacuática.

FIGURA 1

Esta propiedad es importante en la ingeniería, recordemos que los dos fluidos

más importantes para un ingeniero son el agua y el aire, el primero

prácticamente incompresible y el segundo sensiblemente compresible.

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Como el líquido carece de forma propia, solo puede tener sentido hablar de

dilatación cúbica, pues sus dimensiones dependen del recipiente que lo contiene,

observándose un ascenso del nivel del fluido debido a que en general, los líquidos

se dilatan más que los sólidas y en particular, que el vidrio.-

En consecuencia. Para determinar la dilatación absoluta o verdadera de un

líquido se deberá considerar la dilatación que experimenta el recipiente que lo

contiene. Si Vo es el volumen que ocupa el fluido a la temperatura de 0 ºC, es

evidente que deberá ser Vo o Vro, si se aumenta la temperatura en t ºC, el

volumen verdadero del líquido a esa temperatura, será:

Vt = Vo ( 1 + βr.t ), volumen verdadero del líquido

Vrt = Vro ( 1 + βr. t), volumen del recipiente dilatado

Vrt – Vt = Vro.βr. t = ΔVr, diferencia de volumen

Como el volumen aparente es menor que el volumen verdadero que ocupa el

líquido debido a que el recipiente se ensancha al dilatarse, por lo tanto el nivel del

líquido disminuye, el volumen verdadero del líquido a temperatura t será la suma

del volumen aparente medido más el aumento del volumen que experimenta el

recipiente.

Vt = Vot + ΔVr [2]

Si reemplazo en cada término de esta igualdad sus correspondientes expresiones

equivalentes, tendremos:

Vo ( 1 + βr.t ) = Vao ( 1 + βa.t ) + Vro ( 1 + βr.t )

Como los volúmenes iniciales a 0 ºC son iguales al del recipiente Voo = Vao = Vro,

simplificando Vo , la unidad y la temperatura, se tendrá:

βv = βa + βr [3]

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o sea el coeficiente de dilatación cúbica absoluto o verdadero de un líquido es

igual a la suma de los coeficientes aparente y del recipiente que lo contiene

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IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1 – DILATACIÓN DE SÓLIDOS

Monte el euipo, como se muestra en la figura 1.

1. Verifique que las conexiones de las mangueras flexibles al termostato sean las

correctas, para el adecuado flujo de entrada y salida de agua.

2. Llene la cubeta de acrílico con 4L de agua potable.

3. Verifique que la lectura del dilatómetro empiece en cero.

4. Concete el termostato a la fuente de alimentación de 220V.

5. Mida la temperatura inicial de trabajo, y regístrela.

6. Registre en la tabla 1, las lecturas obtenidas en el dilatómetro a intervalos de 5®C.

7. Apague el termostato y repita los pasos (2) al (6) para cada varilla.

TABLA 1

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

COBRE 0.02 0.058 0.103 0.148 0.195 0.24 0.29 0.335 0.38 0.428

ALUMINIO 0 0.018 0.04 0.048 0.050 0.051 0.052 0.053 0.054 0.056

BRONCE 0 0.03 0.08 0.11 0.13 0.14 0.145 0.15 0.151 0.155

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8. Complete la tabla 2.

TABLA II

COBRE ALUMINIO BRONCE

0.038 0 0.018 0 0.03 0

0.045 5 0.022 5 0.05 5

0.045 5 0.008 5 0.03 5

0.047 5 0.002 5 0.02 5

0.045 5 0.001 5 0.01 5

0.05 5 0.001 5 0.005 5

0.045 5 0.001 5 0.005 5

0.045 5 0.001 5 0.001 5

0.048 5 0.004 5 0.004 5

MONTAJE 2 – DILATACIÓN DEL AGUA

1. Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental de la fotografía.

2. Coloque el termómetro en el vaso de precipitado de 1L.

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3. Determinar el volumene del picn{ometro y su escala, con ayuda de la balanza, pesándolo

cuanto este vacío. 81 ml

4. Llene el picnómetro hasta el borde con agua y calibre la escala del tubo de vidrio a cero con

ayuda de la jeringa.

5. Con la ayuda de la balanza dtermine el nuevo volumen. 212 mL

6. Con la ayuda de los pasos (3), (4) y (5) determine el volumen inicial del agua V0 y anótelo en la

taba 3. V0 = 131 mL

7. Sujete con el clamp el picnómetro y colóquelo en el vasos de precipitados.

8. Llene con agua el vaso de precipitados de 1L hasta enrasar el picnómetro.

9. caliente el agua con una llama baja. Anote en la tabla 3 las lecturas del tubo de vidrio

escalado y el cambio de volumen en el tubo de vidrio.

Volumen inicial V0 = 131 mL

Temperatura inicial T0 =22 d(mm) = 3.8 mm

)

25 3 5 0.0982

30 8 11 0.2160

35 13 21 0.4123

40 18 31 0.6087

45 23 41 0.8050

50 28 54 1.0603

55 33 71 1.3941

60 38 93 1.8261

65 43 116 2.2777

70 48 150 2.9452

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V. EVALUACIÓN

1. Realice los gráficos de los diferentes materiales de la tabla 1: ∆L vs ∆T

MATERIAL : COBRE

∆L vs ∆T

MATERIAL : ALUMINIO

∆L vs ∆T

y = 0.0017x + 0.038 R² = 0.7035

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 1 2 3 4 5 6

Series1

Lineal (Series1)

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MATERIAL : BRONCE

∆L vs ∆T

y = -0.0025x + 0.018 R² = 0.2317

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 1 2 3 4 5 6

Series1

Lineal (Series1)

y = -0.0017x + 0.03 R² = 0.023

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 1 2 3 4 5 6

Series1

Lineal (Series1)

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2. ¿ Las gráficas son rectas?

Se observa que en el caso del material cobre tiene una tendencia lineal más

pronunciada que las otras dos. Los materiales aluminio y bronce tienden seguir una

tendencia lineal.

3. Analice las gráficas y aplicando el método de mínimos cuadrados, determine los

coeficientes de dilatación lineal.

Material: COBRE

0.038 0 0 -1.0 -0.5 0.3

0.045 5 0.9 -0.7 -0.63 0.8

0.045 5 1.1 -0.4 -0.44 1.2

0.047 5 1.3 -0.2 -0.26 1.7

0.045 5 1.4 -0.1 -0.14 1.9

0.05 5 1.4 0.03 0.042 1.9

0.045 5 1.5 0.14 0.21 2.3

0.045 5 1.6 0.26 0.416 2.5

0.048 5 1.6 0.36 0.576 2.6

0.038 5 1.7 0.47 0.799 2.8

13 -1.14 0.073 18

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y = 0.0017x + 0.038

Material: COBRE

0.018 0 0 -1.0 -0.5 0.3

0.022 5 0.9 -0.7 -0.63 0.8

0.008 5 1.1 -0.4 -0.44 1.2

0.002 5 1.3 -0.2 -0.26 1.7

0.001 5 1.4 -0.1 -0.14 1.9

0.001 5 1.4 0.03 0.042 1.9

0.001 5 1.5 0.14 0.21 2.3

0.001 5 1.6 0.26 0.416 2.5

0.004 5 1.6 0.36 0.576 2.6

0.018 5 1.7 0.47 0.799 2.8

13 -1.14 0.073 18

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y = 0.0025x + 0.018

Material: COBRE

7

0.03 0 0 -1.0 -0.5 0.3

0.05 5 0.9 -0.7 -0.63 0.8

0.03 5 1.1 -0.4 -0.44 1.2

0.02 5 1.3 -0.2 -0.26 1.7

0.01 5 1.4 -0.1 -0.14 1.9

0.005 5 1.4 0.03 0.042 1.9

0.005 5 1.5 0.14 0.21 2.3

0.001 5 1.6 0.26 0.416 2.5

0.004 5 1.6 0.36 0.576 2.6

0.03 5 1.7 0.47 0.799 2.8

13 -1.14 0.073 18

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y = -0.0017x + 0.03

COEFICIENTES DE DILATACIÓN LINEAL

Material α (1/ )

Cobre 1.7 x

Aluminio 2.5 x

Bronce 1.7 x

4. Determine el valor del coeficiente de dilatación para cada una de las

varillas, usando la ecuación (2) y anótelos en la siguiente tabla.

Material α (1/ )

Cobre 1.7 x

Aluminio 2.4 x

Bronce 1.8 x

5. Compare los valores de α para cada varilla, obtenidos en los puntos (3) y

(4) de la evaluación, ¿Qué puede decir al respecto?

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada

en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía

almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos

normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse;1 este

comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente

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de dilatación térmica que al compararlos con los valores teóricos obtenemos una

buena aproximación.

6. Hallar el error experimental porcentual del α para cada varilla.

COBRE

ALUMINIO

BRONCE

7. Grafique en papel milimetrado ΔL VS. ΔT.

Se adjunta en el informe.

8. Grafique en papel milimetrado ΔV VS. ΔT

Se adjunta en el informe.

9. Aplicando el método de mínimos cuadrados halle la tendencia de la

gráfica. Determine los coeficentes de dilatación lineal y volúmetrica del

agua.

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3 0.0982 0.5 -1.0 -0.5 0.3

8 0.2160 0.9 -0.7 -0.63 0.8

13 0.4123 1.1 -0.4 -0.44 1.2

18 0.6087 1.3 -0.2 -0.26 1.7

23 0.8050 1.4 -0.1 -0.14 1.9

28 1.0603 1.4 0.03 0.042 1.9

33 1.3941 1.5 0.14 0.21 2.3

38 1.8261 1.6 0.26 0.416 2.5

43 2.2777 1.6 0.36 0.576 2.6

48 2.9452 1.7 0.47 0.799 2.8

13 -1.14 0.073 18

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 10 20 30 40 50 60

∆V

∆T

∆V vs ∆T

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10. Calcule el coeficiente de volúmetrica del agua a temperatura inicial To

con los valores correspondientes a 30®C.

Volumen inicial

Temperatura inicial

) α

25 3 0.0982 0.833 0.278

30 8 0.2160 0.687 0.229

35 13 0.4123 0.807 0.269

40 18 0.6087 0.8605 0.287

45 23 0.8050 0.8906 0.297

50 28 1.0603 0.9636 0.321

55 33 1.3941 1.075 0.358

60 38 1.8261 1.2228 0.408

65 43 2.2777 1.3478 0.449

70 48 2.9452 1.5613 0.520

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11. Calcule el coeficiente de volúmetrica del agua a 50®C. 12.

13. Justificar si es posible usar el tubo de vidrio con escala en mm, como una

medida directa del volumen dilatado en ml.

Si es posible usar el tubo de vidrio con escala en mm, como una medida directa del

volumen dilatado en ml. Ya que los tubos de vidrios son lo suficientemente largos

para que pueda realizar el experimento completo y no tenga que, posteriormente,

tabular algunos datos.

14. Identifique y explique a qué se deben los errores cometidos en este

experimento.

Se debieron al no tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

Utilice tubos de vidrios lo suficientemente largos para que pueda realizar el

experimento completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.

Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que

estas afectarán el experimento.

Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la formación de hollín en el vaso

precipitado.

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VI. CONCLUSIONES

La dilatación de los gases está en proporción directa a la temperatura, a esta

dilatación se le conoce como térmica.

El agua tomó más tiempo en dilatarse que el aire.

La energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos

átomos cambia debido a una transferencia de calor.

De las experiencias anteriores, podemos concluir que para presiones bajas,

constantes, la variación del coeficiente de dilatación volumétrica (para la

mayoría de gases), es casi siempre la misma. Esta afirmación dependerá

obviamente de las condiciones iniciales, y las del medio en donde se realice el

experimento.

El volumen dilatado o el volumen incrementado es directamente proporcional

al volumen inicial y a la variación de la temperatura.

Utilizar el termómetro digital para que la temperatura del agua sea más

uniforme y obtengamos un dato más certero

No perder la atención hacia la dilatación del aire para poder obtener la

medida en el momento preciso que el agua alcance la temperatura deseada.

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VII. SUGERENCIAS y/o RECOMENDACIONES

Antes de colocar el vaso de precipitados o el matraz al fuego. Cuide que la

superficie exterior esté seca.

Cuando el vaso de precipitados esté caliente, cójalo con una protección por el

borde superior.

Utilice tubos de vidrios lo suficientemente largos para que pueda realizar el

experimento completo y no tenga que, posteriormente, tabular algunos datos.

Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberían ya que

estas afectarán el experimento.

Utilice la llama azul en el mechero a fin de evitar la formación de hollín en el

vaso precipitado.

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VIII. ANEXOS

El pirómetro fue inventado por Pieter van Musschenbroek

(1692-1761). Se utilizó inicialmente para estudiar la

dilatación que se observaba en los cuerpos metálicos

cuando se modificaba la temperatura de los mismos.

Es de muy fácil funcionamiento, el calor producido por el

hornillo multi-llama, que funciona con metanol, dilata la

varilla metálica intercambiable sujeta por un extremo y

libre en la parte izquierda, por donde afecta al marcador

solidario al conjunto, cuyo indicador de aluminio nos

ofrece una lectura proporcional a la dilatación producida.

Es aparato complementario del anillo de Gravesande, y en cualquier caso, artefacto obligado de

gabinete.

El pirómetro de cuadrante se utiliza para el estudio de la dilatación lineal de los sólidos metálicos,

al someterlos al calor.

Se van colocando varillas de diferentes materiales, éstos al dilatarse entran en contacto con un

resorte que empuja la aguja y la obliga a moverse en el cuadrante, dando una medida de carácter

angular.

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El pirómetro consta de un soporte en el que se fija por uno de sus extremos una varilla de metal

de aproximadamente 30cm de largo. El otro extremo de la varilla descansa sobre una guía y se

encuentra en contacto con el brazo menor de una aguja. La fuente de calor utilizada para producir

la dilatación de la varilla es un quemador que se encuentra ubicado debajo de la misma, en

forma longitudinal y que consiste en un recipiente con cuatro orificios que puede ser llenado con

algún combustible líquido (según los textos de la época el combustible utilizado era alcohol) para

luego ser encendido. Al dilatarse la varilla, su extremo libre se desliza a través de la guía

empujando el brazo menor de la aguja. Esto

hace que la aguja gire alrededor de su eje y,

como consecuencia, el brazo mayor de la

misma barra un cierto ángulo. La diferencia

en la longitud de los brazos de la

aguja obedece a que al ser el brazo más

pequeño de la aguja mucho más corto que

el otro, si bien al dilatarse la varilla el

desplazamiento angular de ambos brazos es el mismo, un pequeño desplazamiento lineal del

brazo menor resulta en otro mucho más apreciable en el brazo mayor.

Con el fin de poder hacer un estudio comparativo de la dilatación que sufren distintos materiales,

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el pirómetro posee una escala angular que permite medir el ángulo que barre la aguja al

producirse la dilatación y presenta un juego de varillas de diferentes metales (bronce, cobre,

hierro).

Usos

Se utilizó inicialmente para estudiar la dilatación que se observaba en los cuerpos metálicos

cuando se modificaba la temperatura de los mismos. También, a fines del siglo XVIII se lo utilizó,

una vez calibrado, para determinar aproximadamente la temperatura de hornos, debido a su

resistencia a las altas temperaturas, característica no compartida por otros tipos de termómetros

de la época. Con el tiempo y el advenimiento de nuevas y mejores técnicas de medición, su uso se

restringió al ámbito de la enseñanza de los fenómenos térmicos.

El principio de dilatación lineal de varillas metálicas es utilizado hoy en día en infinidad de

aplicaciones; por ejemplo en la construcción de llaves

eléctricas de activación térmica (entre éstas, las llaves

térmicas de protección) que, al haber una circulación

de corriente mayor que un cierto máximo

preestablecido, abren el circuito. Éstas consisten

simplemente en dos láminas delgadas, una de ellas

metálica y otra de otro material flexible y con un

coeficiente de dilatación menor (ya sea conductor o

no), unidas en sus extremos . Al circular corriente a

través de la lámina metálica, ésta eleva su

temperatura y por lo tanto se dilata (ver figura). Si esa dilatación es lo suficientemente grande, al

dilatarse más la lámina conductora que la otra, el conjunto de las dos láminas se arqueará

abriendo de esa forma el circuito.

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ANILLO DE GRAVESANDE

Se usa para medir la dilatación volumétrica. La dilatación de

la esfera se hace evidente ya que no puede pasar

nuevamente por el anillo.

Descripción

Este aparato se encuentra compuesto por una esfera

metálica suspendida de un soporte. En el mismo soporte se

encuentra sujeto un anillo por el cual la esfera, por sus

dimensiones a temperatura ambiente, puede pasar sin

dificultad. Por otro lado, por debajo de la esfera se

encuentra una lámpara de alcohol. Debido al calor que

proviene de la lámpara, la esfera aumenta su volumen -se dilata- haciéndose esto

evidente porque ya no puede pasar por el anillo.

Usos

Willem Jacob's Gravesande (1688-1742), profesor de matemática y astronomía en la Universidad

de Leiden, diseñó este dispositivo con el fin de mostrar, de una manera sencilla, la dilatación en

volumen de los sólidos.

La dilatación cubica es el aumento de volumen que experimenta un sólido al elevar su

temperatura.

Por ello cuando se diseñan grandes estructuras, como edificios, puentes, etc. es necesario tener en

consideración la dilatación y contracción que experimentaran cuando varíe su temperatura.

Algunos puentes son aproximadamente 1 m más largos en verano que en invierno. Si este hecho

no se tuviera en cuenta, la acción de las fuerzas de dilatación haría que el puente se combara.

UNMSM – E.A.P INGENIERÍA INDUSTRIAL Y TEXTIL Página 30

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