TEMA:AO DE LA INTEGRACIN NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDADESPECIALIDAD:Ingeniera Industrial.PROFESOR: INCA RODRIGUEZ.ALUMNOS:-Ayala Obregn, Tessy Keyly.-Hoyos Tapia Oshin.-Almerco Murillo Jhony.-Espinoza Coronel Diego.CICLO:IIHORARIO: 1:00 2:40 p.m.

OBJETIVOS Determinacin experimental del coeficiente de dilatacin lineal, de los materiales: Latn, aluminio y vidrio. Verificar experimentalmente la variacin de la longitud con la temperatura.

MARCO TERICOConcepto de Dilatacin. Dilatacin es el aumento de volumen que experimenta un cuerpo por el aumento de temperatura, este cuerpo que se calienta, adems de aumentar su temperatura, aumenta su volumen.Este fenmeno se produce en los slidos, lquidos y gases, aunque sus efectos son diferentes. Dilatacin de los Slidos. Cuando un cuerpo slido se calienta aumentan todas sus dimensiones: longitud, superficie y volumen, por lo que la dilatacin puede ser: lineal, superficial o cbica.a) Dilatacin Lineal: Cuando se calienta un cuerpo slido en el cual predomina la longitud sobre las otras dos dimensiones, se observa un aumento de su longitud. Experimentalmente se ha comprobado que la dilatacin lineal depende de la naturaleza de la sustancia.b) Dilatacin Superficial: En los cuerpos de forma laminar o plana, en los cuales el largo y el ancho predominan sobre el espesor, se observa un aumento de la superficie cuando se aumenta la temperatura. Esta forma de dilatacin tambin depende de la sustancia considerada.c) Dilatacin Cbica: En los cuerpos slidos donde no hay un marcado predominio de ninguna de las tres dimensiones del espacio, al ser calentados adquiere importancia el aumento de volumen. Como en los casos anteriores, tambin depende de la naturaleza de la sustancia. Dilatacin de los Lquidos. Si se calienta un recipiente lleno de un lquido, luego de un cierto tiempo se observa que el lquido se derrama, lo cual nos indica que el lquido se ha dilatado.El recipiente slido tambin se ha dilatado, pero el derrame que se produce nos demuestra que los lquidos se dilatan ms que los slidos.En general se puede decir que los lquidos se dilatan unas cien veces ms que los slidos. Dilatacin de los Gases. Si se calienta un gas que pueda expandirse libremente, su volumen se incrementa en forma directamente proporcional al aumento de temperatura pero si se encuentra en un recipiente cerrado, donde no pueda aumentar su volumen, se produce un incremento de presin.Se ha comprobado experimentalmente que los gases se dilatan en mayor proporcin que los lquidos y los slidos.Suponga que un objeto tiene una longitud inicial a lo largo de alguna direccin a cierta temperatura, y que la longitud aumenta por el cambio en temperatura . Los experimentos muestran que cuando es pequea es proporcional a y a L:

Donde:L: longitud inicial: Longitud finalT: temperatura inicial: Temperatura final: Coeficiente de la dilatacin lineal o coeficiente promedio de expansin lineal, tiene unidades de

Con:

El coeficiente de dilatacin lineal para diferentes materiales se puede calcular con la siguiente frmula:

Siendo L la longitud del tubo de prueba hasta el eje giratorio.El incremento que experimenta la unidad de longitud al aumentar 1C su temperatura, se denomina Coeficiente de Dilatacin Lineal El aparato de dilatacin trmica sirve para la medicin simultnea y para la comparacin de los coeficientes de dilatacin trmica de cuerpos en forma de tubos de diferentes materiales.Sobre un carril de aluminio se encuentra tres tubos de prueba conectados con el distribuidor de vapor por medio de tubos de silicona. Cada uno de los extremos libres de los tubos se encuentra sobre un eje giratorio que lleva un ndice a una escala especular vertical, para indicar directamente la dilatacin de los tubos debida al vapor caliente.

Materiales Carril Soporte

Escala especular

Generador de Vapor

Aparato de dilatacin trmica

Distribuidor de vapor Recipientes para recoger el agua vaporizada ndices para medir la temperatura inicial y final de las diferentes tipos de tubos.(Vidrio, aluminio, latn).

Procedimiento

1. Se coloca verticalmente la escala especular sobre el carril soporte.

2. Se colocan y aprietan los ndices debajo de los tubos de tal forma que se pueda leer la variacin de la longitud.

3. Todos los ndices se ponen en cero

4. El generador de vapor se llena de agua hasta la mitad se coloca sobre la placa calentadora. Se coloca la tapa de corcho y se asegura con el estribo de sujetacin.

5. El aparato e dilatacin trmica se conecta con el generador de vapor por medio del distribuidor de vapor utilizando una manguera.

6. Para recoger el agua de condensacin se coloca u recipiente debajo de los extremos de los tubos.

7. Se mide la Temperatura T del ambiente.

8. Se conecta la placa calentadora.

9. Se deja fluir vapor por los tubos de prueba hasta que ellos han logrado la temperatura de ebullicin del agua de 100C y al mismo tiempo se observan las desviaciones de los ndices en los tubos.

10. Se lee en la escala la dilatacin de longitud de los tubos (mm de cambio de la longitud corresponde a 4 cm de desviacin en la escala).

11. Se mide la diferencia de temperatura con respecto a la temperatura ambiente.

Obs: Tenga mucho cuidado con el agua caliente.

TABLA DE RESULTADOS TABLA 1:

DATOSMATERIAL

LATON

ALUMINIO

VIDRIO

Longitud inicial l0 (mm.)

680 700600

l (mm.)

1.025 mm.1,625 mm.0,37 mm.

Temperatura ambiente (C)

22 C22 C22 C

Temperatura final (C)

98 C98 C98 C

Coeficiente dilatacin lineal ()

1.9 10-52,8 10-50,8 10-5

TABLA 2:

COEFICIENTESMATERIAL

LATON

ALUMINIO

VIDRIO

Coeficiente de dilatacin de referencia.

1.8 10-5

2.4 10-5 0,9 10-5

Coeficiente de dilatacin experimental.

1,9 10-5

2,8 10-5

0,8 10-5

Error porcentual

5,5 %

16 %11.1 %

CUESTIONARIO1.- Calcule el coeficiente de dilatacin lineal de los materiales (latn, aluminio y vidrio)

=

LATN:

ALUMINIO:

VIDRIO:

2.- Cul de los materiales posee mayor coeficiente de dilatacin lineal ()?El aluminio posee mayor coeficiente de dilatacin, le sigue el latn y el de menor coeficiente de dilatacin es el vidrio.

3. Qu es un Material Isotrpico?

Un material es isotrpico si sus propiedades mecnicas y trmicas son las mismas en todas las direcciones. Los materiales isotrpicos pueden tener estructuras microscpicas homogneas o no homogneas. Por ejemplo, el acero muestra un comportamiento isotrpico, aunque su estructura microscpica no es homognea.

Material isotrpico quiere decir que no depende de la eleccin de los ejes. No importa para qu lado ests midiendo cierta propiedad o magnitud fsica siempre va a medir lo mismo.

Un ejemplo sencillo, se asume al espacio isotrpico, es decir, medir un metro hacia arriba, es lo mismo que medirlo de lado, diagonal, etc. Un ejemplo en donde no se cumple la isotropa, si tu tienes un material, y es ms difcil estirarlo de izquierda a derecha que de arriba a abajo. Pues se dice que dicha propiedad de estirarlo (rigidez) es anisotropa.

En electromagnetismo algunas de las propiedades que puedes medir son: conductividad, susceptibilidad magntica, susceptibilidad elctrica, resistividad, etc. Si esas propiedades no dependen de la direccin (u orientacin de los ejes) se dice que el cuerpo es isotrpico.Por ejemplo si tu cuerpo tiene igual valor de conductividad cuando la corriente lo atraviesa de arriba a abajo, que de izquierda a derecha (y en general de todas las posibles direcciones) se dice que ese es un cuerpo isotrpico con respecto a la conductividad.Por ejemplo los balones de futbol, vendra a ser materiales isotrpicos:

4. Qu caractersticas debe tener un material para que se dilate homogneamente?

Que debe de estar hecho de un elemento y no de un compuesto. La dilatacin ser homognea al aumentar la temperatura unejemplo seria La dilatacin trmica delos cristales es un fenmeno homogneo, pero no necesariamente isotrpico, lo cual quiere decir que la variacin dedimensiones no ser idntica en todas las direcciones.Para que se dilate homogneamente, debe tener en todo su contenido, igual coeficiente de dilatacin.En cuanto a la dilatacin del contenedor (vidrio) mayor que el contenido (mercurio), en lugar de subir bajara.

5. El huele tiene un coeficiente promedio de expansin lineal negativo. Qu ocurre con el tamao de un pedazo de hule cuando este se calienta?La expansin trmica lineal se describe mediante la siguiente ecuacin:

Donde representa el cambio de longitud del material, es la longitud inicial del material, es el coeficiente de expansin trmica y el cambio de temperatura sufrido por el material.Dejando la ecuacin en trminos del cambio de longitud tenemos:

Entonces: Si calentamos el material tendremos un positivo al aumentar la temperatura. El coeficiente de expansin lineal ( es negativo. es positivo por ser un valor de longitud.Por lo tanto:

es negativo, lo cual nos indica que el material tiene una longitud final menor a la inicial, es decir, disminuye su tamao.

6. Un cojinete de anillo de acero tiene un dimetro interior que es 1 mm ms pequeo que un eje. Qu se puede hacer para que encaje en el eje sin que se elimine el material?

Lo que se puede hacer para que el cojinete encaje en el eje sin que se elimine el material, es dilatar el dimetro del cojinete, de esta manera aumenta su dimetro y encajara de manera perfecta en el eje.7. Qu pasara si al calentar el vidrio de un termmetro se expandiera ms que el lquido interno? La lectura del termmetro sera errnea, ya que al dilatarse el capilar interior dara un valor menor que el real; y si por el contrario la envoltura constrie el mismo capilar, la lectura sera mayor que la real.8.-Un edificio con estructura de acero tiene 50 m de altura. Cunto ms alto ser en un da de verano cuando la temperatura es de 30 C que en un da de invierno a -5 C? El coeficiente de dilatacin del cobre es 1.2*

1.2* m

CONCLUSIONES A travs de la realizacin de la prctica, se pudo comprobar de forma experimental, que la dilatacin trmica terica tanto del latn, aluminio y vidrio, se asemejan y se aproximan a la dilatacin trmica experimental realizada en el laboratorio, teniendo en cuenta la temperatura a que fue expuesta y a su respectivo cambio de longitud. Se dedujo que al aumentar el incremento de temperatura, se incrementa la longitud de una varilla, pero el coeficiente de expansin lineal es constante. Cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo, la mayora de las veces se produce un aumento de su volumen esto se debe a que la temperatura altera las propiedades de los materiales.

OBSERVACIONES

se resolvi que el coeficiente de expansin lineal acta como una constante en la relacin de la variacin de temperatura y la variacin de longitud, en donde la formula L=T es una frmula vlida para una varilla de cualquier material. En el caso de esta prctica pudimos observarlos cambios de sufrieron cada una de las varillas al ser introducidas en el dilatmetro produciendo una variacin en el coeficiente de dilatacin.

Tambin se puedo apreciar que los mrgenes de error podran decirse que estn entre los mrgenes aceptados, pero pude haber sido mejor si se hubiese trabajado en ptimas condiciones.

BIBLIOGRAFA FISICA GENERAL ConExperimentosSencillos terceraedicinrevisada y actualizada. FISICA J. Langlebert escuelas pblicas de Chile. RaymonA Serway yJohn W, Jewett Jr Fsica II6ta edicin. http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termoestatica/tb01_dilatacion.php http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci%C3%B3n