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DILATACION TÉRMICA DE SOLIDOS Eduardo villa Borrero elvilla@uninorte.edu.co Ingeniería mecánica José David Hernández jdhernandez@uninorte.edu.co Ingeniería industrial Oscar Pinilla Navarro oscarp@uninorte.edu.co Ingeniería mecánica

RESUMEN Los materiales suelen expandirse cuando son expuestos a cambios de temperaturas mayores a los que generalmente están, esto se debe a un fenómeno conocido como la dilatación térmica el cual consiste en un aumento en la longitud del material al que se le suministra energía. en el caso de una varilla está clasificado como expansión lineal.

ABSTRACT The materials usually expand their size when are exposed to temperature changes higher than generally they are, this happen cause a phenomenon known like thermal dilatation that consist in growth size of material length that supply energy.


Cobre

42cm

0.55mm

67.3

1.7*

Aluminio

41cm

0.70mm

62.5

2.4*

Latón

41cm

0.57mm

68.4

2.0*

1. Procedimiento experimental Usando el equipo del laboratorio y con ayuda de data estudio pudimos obtener los datos para realizar el experimento, lo primero que hacemos es organizar los datos que encontramos en una tabla ordenada

Para hallar el coeficiente de expansión lineal usamos la ecuación

De la ecuación despejamos el coeficiente de expansión lineal y obtenemos que:

Reemplazando con los valores de la tabla obtenemos que el coeficiente de expansión lineal experimental del cobre sea:

Calculamos el porcentaje de error con la formula de error relativo


Análisis de datos Con los datos dados por el experimento calculamos el coeficiente de expansión lineal y el porcentaje de error del cobre, el error obtenido pudo haberse producido debido a diversos factores tales como las condiciones a las que estuvo expuesta la varilla antes del experimento, también pudo haber sido afectado por el ambiente en el laboratorio o algún erro al tomar las medidas de la varilla por nuestra propia cuenta. PREGUNTAS 1. Cuando un termómetro de mercurio en vidrio a temperatura ambiente se sumerge en agua caliente, la columna de líquido inicialmente desciende y luego sube ¿a qué se debe este fenómeno? esto es debido a que el termómetro se mantiene aislado a una temperatura constante al igual que el bulbo de metal que tiene el termómetro que es el conductor de temperatura al mercurio, cuando es sometido a algún cambio el mercurio primero le transfiere calor al bulbo y esto es lo que hace que disminuya su volumen pero cuando recibe temperatura del otro medio es cuando aumenta.

2. Una placa metálica tiene un orificio circular. Si se incrementa la temperatura de la placa, ¿aumenta o disminuye el área del orificio?. Explique. El área de la placa metálica aumenta puesto que al incrementar la temperatura la placa comenzara a expandirse e incrementar su área esto implica que el diámetro del orificio vacio también se expanda y se haga más grande.

3. El coeficiente de dilatación lineal de cualquier material es mayor cuando se expresa en °C-1 o en °F-1? Para resolver el siguiente problema se da a conocer la conversión de grados Celsius a Fahrenheit.


Ahora se procede hallar un delta de temperatura en Fahrenheit, igualándolo con la ecuación anterior:

Se reduce la expresión y se llega a:

A continuación se procede a analizar el coeficiente de dilatación lineal medidos en Celsius y en Fahrenheit: Y Para que haya una equivalencia en las respectivas temperaturas, la dilatación debe ser igual a ambos lados.

Ahora se remplaza los

en

4. ¿Es posible que una varilla metálica, en un proceso de dilatación térmica, se alargue un 5%? Para explicarlo se utilizara la ecuación de ecuación de expansión lineal.

Se remplaza en la ecuación:


Esta la explicaci贸n por lo cual una varilla no se puede alargar un 5%, ya que debemos tener en cuenta que los coeficiente de dilataci贸n lineal en el orden de 10-5, por ende el delta de temperatura debe estar en el orden de los miles para que sea posible tal dilataci贸n.


LABORATORIO 4: DILATACIÓN TÉRMICA DE SÓLIDOS