Expansion

Expansión térmica

Objetivo
En este experimento nos proponemos estudiar la variación de las dimensiones de un sólido cuando cambia su temperatura. Más específicamente, determinaremos elcoeficiente de dilatación lineal de un material sólido.

Introducción
Es bien conocido el hecho de que un sólido se expande (contrae) cuando se lo calienta (enfría). La expansión o contracción del cuerpo deuna dada dimensión L viene dada por: L(T f ) = L0 (1 + α ⋅ (T f − T0 ) ) o bien ∆L = L0 ⋅ α ⋅ ∆T (1)

donde α es el coeficiente de dilatación lineal, L0 su longitud a T=T0 y ∆L el valor del cambiode longitud al incrementarse la temperatura desde T0 hasta la temperatura Tf; ∆T= Tf – T0.

I Actividad
Determinación del coeficiente de dilatación térmica Para estudiar la dilatación térmica de uns ólido se propone construir el dispositivo ilustrado en la Figura 1. El mismo consiste en un tubo de aluminio, cobre u otro metal que se desee estudiar. Es aconsejable un tubo de paredes delgadas (nomás de 1.5 mm de espesor) y cuyo diámetro esté entre los 7 mm y unos 30 mm. Un clavo fino (de diámetro entre 1 a 2 mm), que atraviesa perpendicularmente un sorbete de gaseosa o varilla de maderablanda que servirá como fiel indicador, se coloca debajo de un extremo del tubo (ver figura 1). El otro extremo del tubo se lo fija a la mesa con una prensa. Se determina la longitud de tubo entre lamordaza y la ubicación del clavo de diámetro d. Detrás del fiel es útil disponer de un goniómetro (transportador) para medir el ángulo θ entre el fiel y la vertical.

Fïsica re-Creativa – S. Gil y E.Rodríguez

1

Termómetro (termistor)

Entrada de aire

Tubo metálico

L

θ

Fiel indicador del ángulo

Figura 1. Dispositivo para estudiar la dilatación térmica de un sólido.

ØDemuestre que la relación entre el alargamiento del tubo y el ángulo que gira el clavo es: θ = ∆L d

Ø

Coloque un termistor u otro termómetro en la mitad de la distancia mordaza–clavo. El...