C.R Ayrton Giuseppe, C.Z Felix, B.T Luis Alberto , V.L. Luis Alberto, C.R. Cesar , Z. E. Umia CelisEscuela Profesional de Ingeniera Ambiental, Universidad Nacional del Callao.

INTRODUCCION Las dilataciones de los metales varian cuando se eleva su temperatura unos mas que otros, dependiendo de sus propiedades termodinmicas, un coeficiente que caracteriza la propiedad de dilatacin es el coeficiente de dilatacin lineal, en esta sesin se determinara este coeficiente calentando la varilla con un generador de vapor y midiendo el cambio de longitud con un calibrador milimetrado y la temperatura con un termistor.

Objetivos:

Determinar el coeficiente de dilatacin lineal de una varilla de cobre , aluminio y bronce. Determinar la relacin entre la variacin de longitud y la variacin de temperatura.

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Marco teorico

Los cambios de temperatura afectan el tamao de los cuerpos, pues la mayora de ellos se dilatan al calentarse y se contraen si se enfran. Los gases se dilatan mucho ms que los lquidos, y stos ms que los slidos. En los gases y lquidos las partculas chocan unas contra otras en forma continua, pero si se calientan, chocarn violentamente rebotando a mayores distancias y provocarn la dilatacin. En los slidos las partculas vibran alrededor de posiciones fijas; sin embargo al calentarse aumentan su movimiento y se alejan de sus centros de vibracin dando como resultado la dilatacin. Por el contrario, al bajar la temperatura las partculas vibran menos y el slido se contrae.DILATACIN DE SLIDOSUna barra de cualquier metal al ser calentada sufre un aumento en sus tres dimensiones: largo, ancho y alto, por lo que su dilatacin es cbica. Sin embargo en los cuerpos slidos, como alambres, varillas o barras, lo ms importante es el aumento de longitud que experimentan al elevarse la temperatura, es decir, su dilatacin lineal.Para un slido en forma de barra, el coeficiente de dilatacin lineal (cambio porcentual de longitud para un determinado aumento de la temperatura) puede encontrarse en las correspondientes tablas. Por ejemplo, el coeficiente de dilatacin lineal del acero es de 1210-6K-1. Esto significa que una barra de acero se dilata en 12 millonsimas partes por cada kelvin (1kelvin, o 1K, es igual a 1 grado Celsius, o 1C). Si se calienta un grado una barra de acero de 1m, se dilatar 0,012mm. Esto puede parecer muy poco, pero el efecto es proporcional, con lo que una viga de acero de 10m calentada 20grados se dilata 2,4mm, una cantidad que debe tenerse en cuenta en ingeniera. Tambin se puede hablar de coeficiente de dilatacin superficial de un slido, cuando dos de sus dimensiones son mucho mayores que la tercera, y de coeficiente de dilatacin cbica, cuando no hay una dimensin que predomine sobre las dems.

DILATACIN DE LQUIDOSPara los lquidos, el coeficiente de dilatacin cbica (cambio porcentual de volumen para un determinado aumento de la temperatura) tambin puede encontrarse en tablas y se pueden hacer clculos similares. Los termmetros comunes utilizan la dilatacin de un lquido por ejemplo, mercurio o alcohol en un tubo muy fino (capilar) calibrado para medir el cambio de temperatura.

DILATACIN LINEALEs el incremento de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia, con un largo inicial de un metro, cuando su temperatura se eleva un grado Celsius. Por ejemplo: una varilla de aluminio de un metro de longitud aumenta 0.00000224 metros 22.4 x 10-6 m) al elevar su temperatura un grado centgrado. A este incremento se le llama coeficiente de dilatacin lineal y se representa con la letra griega alfa (). Para pequeas variaciones de temperatura, se producirn pequeas variaciones de longitudes y volmenes. Para cuantificar este efecto se definen: Coeficiente promedio de expansin lineal:

Donde es la longitud inicial.Algunos coeficientes de dilatacin lineal de diferentes sustancias se dan en el cuadro siguiente:

Dilatacin volumtrica y coeficiente de dilatacin volumtrica

Dilatacin cbica.- Implica el aumento en las dimensiones de un cuerpo: ancho, largo y alto, lo que significa un incremento de volumen, por lo cual tambin se conoce como dilatacin volumtrica.Coeficiente de dilatacin cbica.- Es el incremento de volumen que experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de volumen igual a la unidad, Al elevar su temperatura un grado Celsius. Este coeficiente se representa con la letra griega beta ().Por lo general, el coeficiente de dilatacin cbica se emplea para los lquidos. Sin embargo, si se conoce el coeficiente de dilatacin lineal de un slido, su coeficiente de dilatacin cbica ser tres veces mayor: = 3 .Dada una presin constante B se calcula as:

= (1/V0)(V/T)P

EQUIPOS Y MATERIALES Equipo para expansin trmica

Mangueras de plstico

Interfase

Multitester

Actividades

Primera actividadColocando distintas masas dejamos caer el resorte 5 veces para obtener la grafica.Datos obtenidos

Masa0.0110.0280.0450.0660.085

Fuerza0.4900.9801.4701.9602.450

Grafica obtenida

Segunda actividad:Con una masa de 100 gramos unida al resorte dejarla caer lentamente para obtener el periodo y la frecuencia.Tomamos nota 5 segundos ayudados del sensor de movimiento y obtenemos la grafica

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Conclusiones El volumen dilatado o el volumen incrementado es directamente proporcional al volumen inicial y a la variacin de la temperatura. La energa que est almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos tomos cambia debido a una transferencia de calor. .De las experiencias anteriores, podemos concluir que para presiones bajas, constantes, la variacin del coeficiente de dilatacin volumtrica (para la mayora de gases), es casi siempre la misma. Esta afirmacin depender obviamente de las condiciones inciales, y las del medio en donde se realice el experimentoRecomendaciones Verifique que las mangueras no tengan perforaciones que no deberan ya que estas afectarn el experimento. Verificar que el espacio a trabajar este seco para no tener inconvenientes con los equipos.

Referencias bibliogrficas TOMASI, W. (2003) Sistemas de Comunicaciones Elctricas. Pearson Educacin. Mxico.

DOUGLAS, G. (2002) Fsica: Principios con Aplicaciones.

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Mosca Gene, Tipler Paul Allen. Fsica para la ciencia y la tecnologa volumen 1. Editor Reverte 2006, Edicin 5. (pg. 432)