DILATACIÓN TÉRMICA

- La presión que se experimenta a cierta altura/profundidad depende de la gravedad y la cantidad de fluido en el recipiente.

- El líquido desplazado es proporcional a la presión ejercida por la masa. Ver experimento

- Se demostró el principio de Pascal (Ecuación 2) determinando las áreas en el experimento

RESUMEN: DILATACIÓN TÉRMICA

Se evidencio la dilatación térmica en cuatro diferentes experimentos caseros con ayuda de las medidas o sistemas de referencia, ya que para el cálculo de la dilatación térmica se necesita la temperatura exacta, por ende, no se contó con los materiales necesarios para esta. Se obtuvo la dilatación en los objetos expuestos al cambio de temperatura. Todo el laboratorio experimental fue posible gracias a las instrucciones dadas en la guía número 5.

INTRODUCCIÓN:

En este informe se adquieren conocimientos de la dilatación térmica, la importancia de esta en escenarios de la vida cotidiana y además el cómo el cambio de temperatura afecta a cada uno de los materiales. Pero ¿Qué es la dilatación térmica?

Se le llama dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura por cualquier medio. Por otro lado, la contracción térmica es la disminución de dimensiones métricas por disminución de la temperatura.

La Dilatación volumétrica es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo. Implica el aumento de las dimensiones de un cuerpo: Largo, ancho y alto, lo que significa un Incremento de Volumen.

Imagen 1. Dilatación y contracción térmica.

Nuestro objetivo fue evidenciar que a todo material que se le aplique una temperatura diferente a la estándar se encogerá o se expandirá ya sea un frio intenso o un calor infernal, independientemente si a simple vista no se ven los cambios, a todo material le sucederá, hasta nuestro cuerpo humano le sucede lo mismo, podemos decir que en la casa en la que vivimos no es la misma desde que se construyó, esta se ha encogido o expandido.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

Para el experimento 1 se abrió un agujero en la tapa de un frasco del tamaño de una arandela, se lanzó antes de calentar esta, luego se calentó (Imagen 3) para demostrar su dilatación al volver a introducir la arandela en el agujero de la tapa.

Imagen 3. Arandela calentándose.

Para el experimento 2 se colocó un pedazo de bomba cubriendo la boca de un frasco de vidrio vacío (Imagen 4), luego este frasco se sumergió en un recipiente con agua caliente (Imagen 5), y por último se sumergió en un recipiente con agua fría (Imagen 8 y 9).

Imagen 4. Frasco de vidrio con bomba

Imagen 6. Frasco sumergido en agua aliente Imagen 5. Agua caliente

Imagen 7. Agua fría

Imagen 8. Frasco sumergido en agua fría Imagen 9. Frasco sumergido en agua fría

Para el experimento número tres, se escogieron los materiales como el papel aluminio, una vela, bisturí, pinza para ropa y hoja cuadriculada. Se cortó un pedazo de aluminio con bisturí y luego se hizo el molde de este en una hoja cuadriculada para hacer más fácil tomar las medidas, esto se aprecia en las imágenes 10,11 y 12.

Imagen 10. Molde Imagen 11. Creación de molde

Imagen 12. Molde inicio finalizado

En seguida se dirigió a coger el papel aluminio con una pinza de ropa y a calentarlo con nuestra vela como se puede apreciar en las imágenes 13,14 y 15.

Imagen 13. Preparación para calentamiento Imagen 14. Calentamiento por vela

Imagen 15. Deformación por calentamiento

Finalmente se tomó referencia nuevamente del molde anterior y se hizo un nuevo molde para así apreciar el cambio en su estructura. Se puede apreciar este cambio en las imágenes 16 y 17.

Imagen 16. Comparación medidas molde de inicio con molde calentado. Imagen 17. Creación nuevo molde con el molde calentado.

Para el experimento 4, se comprobó la dilatación volumétrica del aire. Empleando un huevo y dos recipientes de agua (caliente y fría).

Agua fría

Agua caliente

RESULTADO Y ANÁLISIS.

Imagen 18. Experimento 4

Para experimento 1:

Vídeo caída de la arandela cuanto esta fría:

https://youtu.be/xlar3av7jLM

Vídeo caída de la arandela cuando está caliente:

https://youtu.be/ftNxpCCeI40

- A simple vista la dilatación térmica no se evidencia en la arandela ni en el aire.

Para experimento 2:

- Se evidencia que cuando se sumerge el frasco de vidrio en agua caliente las moléculas de aire se expanden y por eso se puede observar que la bomba se infla (Imagen 4), y cuando se sumerge en agua fría, las moléculas de aire se comprimen, y por eso podemos observar como la bomba se hunde dentro del recipiente (Imágenes 6 y 7). - A simple vista la dilatación térmica no se evidencia en la arandela ni en el aire. - Con la imagen 6 se puede evidenciar el distanciamiento de las moléculas del aire, el cual permiten que la bomba se logre hinchar un poco.

Para el experimento 3:

- Se puede apreciar como a simple vista es menor el tamaño del papel aluminio a como era antes. - En un inicio se pensó que el papel aluminio se expandiría a medida que subía la temperatura y sus moléculas cada vez estaban más distantes. Lo que realmente sucedió fue una contracción o un cambio de área disminuyendo 3 milímetros de largo y 2 milímetros de ancho. - Se experimentó como el papel aluminio después de 40 segundos en la llama se flexionaba hacia abajo haciendo un efecto de recubierta a la llama, como se puede ver en la imagen número 13. - Se hubiera podido calcular la dilatación superficial ya que el aluminio es un material laminar, no obstante, la temperatura exacta es importante parar el cálculo. - El aluminio es un gran conductor de energía o temperatura ya que tocando la llama no se quemó en ningún momento, solo se ensucio de hollín.

Medidas papel aluminio a temperatura ambiente. 9.8 cm (Largo) 5.4 cm(Ancho lado izquierdo) 5.2 cm (Ancho lado derecho) Medidas papel aluminio expuesto al calor.

9.5 cm(Largo) 5.2 cm(Ancho lado izquierdo) 5 cm(Ancho lado derecho)

Tabla 1. Cambio de medidas del papel aluminio

Para experimento 4:

https://youtu.be/9YENqwdQG-4

Al igual que en el experimento 2, se evidencia que cuando el frasco de vidrio está en agua caliente hace que las moléculas de aire se agiten y expandan haciendo que el huevo suba, mientras que, al estar en agua fría, las moléculas de aire se comprimen haciendo que el huevo se hunda dentro del recipiente.

- A simple vista la dilatación térmica no se evidencia en la arandela ni en el aire. - La dilatación térmica sí es importante, un ejemplo de ello es la construcción de las vías de trenes. Cuando sube la temperatura, los rieles se expanden, es por ello que hay que dejar espacio para que los rieles no se tuerzan. - En la construcción de puentes, edificios, es muy usado la dilatación que puedan tener los materiales que van a ser usados en estos, debido a que sí no se tiene en cuenta la estructura puede terminar con daños. - - En sí los mejores conductores de calor son los metales debido a que sus átomos y moléculas se mueven con facilidad, por lo que al calentarlos sus moléculas comienzan a vibrar chocando entre sí y liberando energía en forma de calor. - Con los experimentos realizados no es posible demostrar que la dilatación volumétrica es tres veces más que la dilatación lineal.

CONCLUSIONES: