Practica De Coeficiente De Dilatación Lineal.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
NUCLEO UNIVERSITARIO RAFAÉL RANGÉL
DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
PAMPANITO ESTADO TRUJILLO

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL
(PRACTICA DE TERMODINAMICA 1)















INTRODUCCION
En esta práctica estaremos calculando el coeficiente de dilatación lineal en un sólido en este caso una varilla metálica, de diferentesmateriales. Aplicaremos calor a tres barras metálicas cobre, latón y aluminio y observaremos su dilatación lineal (una dimensión). Analizaremos la grafica de la curva obtenida de temperatura vs el alargue de la varilla. Los objetivos que pretendemos alcanzar en esta práctica de laboratorio son los siguientes:

El objetivo de este trabajo práctico es calcular experimentalmente el coeficiente de dilataciónlineal de un metal

Explicar a nivel atómico la dilatación de un sólido con la temperatura.

Identificar las Características de α
(Coeficiente de dilatación lineal).

MARCO TEORICO

Todos los cuerpos tienen una cierta cantidad de energía interna en sus moléculas y átomos que los conforman, esto provoca que dichas partículas estén en constante vibración, y dicho movimiento posee unaamplitud de vibración que depende de que tanta energía interna posea el cuerpo. Entre mayor sea la temperatura del cuerpo, la amplitud del movimiento armónico de sus átomos será más grande, y entonces los átomos necesitarán de mayor espacio para moverse dentro del orden que los mantiene unidos para poder preservar la estructura del cuerpo.

En física el efecto de que las sustancias se "agrandan" alaumentar la temperatura. En objetos sólidos, la dilatación térmica produce un cambio en las dimensiones lineales de un cuerpo, mientras que en el caso de líquidos y gases, que no tienen forma permanente, la dilatación térmica se manifiesta en un cambio en su volumen, se denomina dilatación.
Cuando el incremento en las dimensiones es significativo puede ser cuantificado. Incluso, se pueden hacerconsideraciones importantes para simplificar el estudio de dilatación en cuerpos sometidos a diferencias de temperatura alcanzables dentro del laboratorio.

Caso 1: Dilatación lineal
Si un cuerpo es muy largo con respecto a sus dimensiones de anchura y altura, se puede tomar en cuenta solamente la dilatación en la dirección mayor, considerando que las dimensiones más pequeñas contribuyen muypoco al aumento en el volumen del cuerpo. La ecuación que describe este comportamiento es:

Donde ΔL es el incremento de longitud, ΔT el incremento de temperatura, L0 la longitud inicial (a la temperatura T0 inicial), y α el coeficiente de dilatación lineal.

Caso 2: Dilatación superficial
Si el cuerpo es plano, con dimensiones de largo y ancho mucho mayores que la altura, entonces seconsidera una dilatación superficial o de área únicamente. Y este fenómeno se rige por la ecuación:

Donde ΔA es el incremento en el área y A0 el área inicial (a la temperatura T0 inicial).

Caso 3: Dilatación volumétrica
La dilatación volumétrica es el caso más general y se toma cuando las tres dimensiones del cuerpo son importantes para considerar la dilatación térmica. Pero hay quedistinguir el caso cuando el cuerpo sea sólido o líquido, ya que para el sólido el coeficiente de dilatación lineal es el mismo en las tres direcciones (propiedad de isotropía). Si el cuerpo es sólido la ecuación que resulta es:

Donde ΔV es el incremento de volumen y V0 el volumen inicial (a la temperatura T0 inicial). En los líquidos, el coeficiente de dilatación volumétrica se denomina con la letraβ, y su ecuación es:

Cada dimensión del cuerpo en el espacio se ve afectada por los cambios de temperatura, esto es apreciable a simple vista en muchas ocasiones, por ejemplo, los cables de electricidad cuelgan más en un día caluroso que en un día frío, o en los puentes largos siempre existe un espacio entre las partes de concreto que lo conforman (como si estuviese separado en secciones),...