Informe de laboratorio: Dilatación

1. Introducción

3. Materiales
4. Planificación
5. Método
6. Cálculos
7. Conclusiones
8. Bibliografía

1. Introducción

"El calor que se comunica a un cuerpo se divide en dos partes: una que se conserva y es perceptible, que calienta el cuerpo y la otra que desaparece en cuanto a calor, transformándose en Trabajo Mecánico, cuyo resultado es el aumento del volumen o Dilatación", demostrable por medio de una simple experiencia.

Aplicaremos calor a tres barras metálicas cobre, hierro y aluminio y observaremos su dilatación lineal (una dimensión)

Se define dilatación lineal de la barra metálica: "al numero representa el aumento que adquiere la unidad de longitud (mm, Km, cm etc...) de esta cuando su temperatura se eleva en un grado celsius".

2. Objetivo

El objetivo de este trabajo practico es calcular experimentalmente el coeficiente de dilatación lineal a para tres barras metálicas de cobre, aluminio y hierro respectivamente.

3. Materiales

• Dilatometro "Pasco"
• Regla
• Barras metálicas de cobre, hierro y aluminio
• Vaso precipitado
• Generador eléctrico de vapor
• Tester

4. Planificación

Se monta el sistema en el cual vamos a trabajar. Se inserta la barra de metal sobre el dilatometro las cuales van conectadas por medio de un cable, el reloj que mide la dilatación (cada muesca equivale a 0.01 mm) se calibra en cero para así medir el D t o sea, dilatación.

A la barra metálica ya conectada al dilatometro se le inserta una manguera que esta conectada al generador eléctrico de vapor para que así el vapor fluya dentro de la barra metálica y ocurra la transmisión de calor responsable de la dilatación.

El tester se calibra en 200 KW y se conecta al dilatometro para medir la resistencia y por medio de una tabla de conversiones registrar la temperatura.

Luego de medir la temperatura inicial y la longitud inicial se deja pasar el vapor, registrando la dilatación y paralelamente la temperatura. Y luego proceder a realizar los cálculos.

Fundamentos matemáticos

De la formula: =

Donde: =

Donde: longitud inicial (mm)

longitud final (mm)

temperatura inicial (° C)

temperatura final (° C)

coeficiente de dilatación lineal ()

Entonces: variación de longitud (mm)

variación de temperatura ()

Despejando:

Por otro lado:

Finalmente tenemos que: ;

5. Método

Primeramente medimos las longitudes iniciales para cada metal, luego determinamos por medio del tester las temperaturas iniciales.

Después de aplicado el calor se registro en el dilatometro las variaciones de longitud y en el tester las temperaturas finales.

Para calcular la longitud final y la variación de temperatura.

Los datos fueron resumidos en la siguiente lista:

Aluminio (Al)

705 mm.

108 109.85 23

8.3 8.240 88

1.08 mm.

65

706.08 mm.

Cobre (Cu)

705 mm.

98 100.00 25

17 17.321 67

0.904 mm.

42

705.904 mm.

Hierro (Fe)

705 mm.

112.3 109.85 23

13 12.932 75

0.607 mm.

52

750.607 mm.

6. Cálculos

Para aluminio:

Para cobre:

Para hierro:

7. Conclusiones

• Debido a que el coeficiente de dilatación a es una constante para cada metal; la dilatación va a depender única y exclusivamente de .
• Si tenemos dos barras de un mismo material (vamos a considerar para este ejemplo solo una barra de igual material) una de mayor longitud que la otra le aplicamos la misma los van a ser distintos para cada una de las barras en la de mayor longitud el

experimentado va a ser mayor, se demuestra lo anteriormente dicho.

• Para la misma barra supongamos igual para distintas como a es constante solo va a depender la dilatación de
• La temperatura ambiente en casi todos los puntos de la tierra sufre cambios... dia-noche, estacionales etc... por lo tanto los objetos existentes en esos lugares obviamente se dilataran o se contraerán. Para evitar que estos fenómenos produzcan daños, por ejemplo, en las vías de FF.CC. en las grandes estructuras metálicas o de concreto armado. Se dejan juntas de dilatación que son simplemente espacios que permiten la dilatación.
• Los vidrios con a muy grandes como es el vidrio común al sufrir dilatación esta zona (al sufrir una gran dilatación) va a ejercer una fuerza sobre la zona que no se dilata provocando su rompimiento es por eso que nosotros en el laboratorio debemos usar vidrio refractario por ejemplo pyrex que tiene un coeficiente de dilatación mucho menor que el vidrio común (
• Los cambios de temperatura que ocurrieron dentro del laboratorio fueron muy influyentes en el desarrollo del trabajo practico por ser un día lluvioso los calefactores se encontraban encendidos generando una temperatura relativamente alta dentro del laboratorio, al abrir las ventanas el cambio brusco de temperatura provoco un descontrol del tester (cabe destacar la exactitud del tester) lo que nos obligo a repetir el experimento una vez normalizada la temperatura.
• El hierro tuvo un coeficiente de dilatación menor que el aluminio y que el cobre Fe< Al< Cu. Las razones que el cobre sea mayor que el resto son que el cobre es un muy buen conductor del calor y su afinidad con este hacen que el intercambio calórico sea mayor y por ende su coeficiente de dilatación es elevado.
• Comparando los coeficientes de dilatación teóricos de los metales anteriores me doy cuenta que el trabajo fue realizado con una aceptable exactitud.

Aluminio: a

a

Cobre: a

a

Hierro: a no se encontró

a

8. Bibliografía

• FISICA GENERAL Con Experimentos Sencillos tercera edición revisada y actualizada.

Beatriz Alvarenga y Antonio Máximo.

• FISICA J. Langlebert escuelas publicas de Chile.

 

 

Autor:

Agustín Salgado
Jorge Ortiz

Químico Analista
Facultad de Ciencias Químicas

Universidad de Concepción

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas