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Coeficiente de Dilatacion Flipbook PDF
Coeficiente de Dilatacion
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Laboratorio
Laboratorio Termodinámica Dilatación Térmica
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0-2 OBJETIVOS
MATERIALES
Observar la expansión térmica en metales por
influencia de la temperatura.
Construir y utilizar curvas de calibración. Determinar una relación funcional entre la
variación de longitud y la temperatura para diferentes metales. Determinar el coeficiente de dilatación lineal para el material de cada una de las varillas. Determinar el porcentaje de error en la estimación de los coeficientes hallados
Equipo de dilatación lineal Mangueras látex. Agua. Varillas metálicas Generador de Vapor Multímetro Cables de conexión.
MARCO TEORICO: La práctica permite medir el coeficiente de expansión lineal de varios materiales (hierro, cobre, aluminio, etc) en función de la temperatura empleando para ello un extensómetro y vapor de agua (cuya temperatura está controlada mediante el generador de vapor) que se hace circular por varillas huecas de los distintos metales
En la dilatación de barras, alambres y demás; al aumentar su temperatura, los sólidos con forma de varilla sufren únicamente un aumento en su longitud. Dicho aumento recibe el nombre de dilatación lineal. Para materiales que no son isotrópicos, como es el caso de los cristales asimétricos, tienen un valor diferente dependiendo del eje a través del cual la expansión es medida, y pueden variar algunas veces con la temperatura así que el grado de expansión depende no solo de la magnitud del cambio de temperatura como también de la temperatura absoluta. En esta práctica experimental se medirá α para el aluminio, cobre y acero; estos materiales son isotrópicos así que solo necesitan ser medidos en una sola dimensión.
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MONTAJE Y PROCEDIMIENTO:
Figura 1 (montaje)
1. Disponer el montaje experimental según la figura1.
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0-2 2. Medir L, la longitud del tubo de aluminio a temperatura ambiente. Medir desde el borde interior de el disco circular más grande en un extremo al borde interior del disco circular más pequeño en el otro extremo (véase la figura 1). Registre sus resultados en la Tabla 1.
3.
Monte el tubo de aluminio ( o de cobre o de bronce) en el bastidor del aparato como se muestra en la Figura 2. El disco circular más pequeño en el tubo encaja en una ranura en el marco de extremo "alto". El disco circular más grande del tubo presiona contra la punta del brazo de resorte del indicador de cuadrante.
Figura 2
4. Gire el tubo metálico de manera que la patilla del termistor debajo del aislante de espuma esté en la parte superior. Conecte el enchufe del teléfono en el extremo del cable del termistor en el puerto del teléfono en el marco final "alto", o en la toma de teléfono en un sensor PASCO compatible. 5. Apriete el tornillo de mariposa en el marco "alto" contra el tubo hasta que no pueda moverse. 6. Asegúrese de que el aislante de espuma está centrado sobre la patilla del termistor 7. Si se utiliza un ohmímetro (o multímetro), enchufe los cables de su ohmímetro en los conectores de enchufe banana en el marco "alto" justo debajo del puerto del enchufe del teléfono. 8. Medir y registrar Rrm, la resistencia del termistor a temperatura ambiente. Registre este valor en la tabla de datos. 3
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0-2 9. Conecte el adaptador de tubo de la tubería de goma al extremo del tubo de aluminio. (Conéctelo al extremo más alejado del indicador digital.) Conecte el otro extremo de la tubería al generador de vapor. 10. Coloque un recipiente debajo del otro extremo del tubo para atrapar el agua de drenaje que se condensa en el tubo. 11. Presione el botón ON / OFF del indicador digital para encenderlo. Pulse el botón ZERO para poner la lectura digital inicial en cero. A medida que el tubo se expande, el pasador elástico del indicador digital permanecerá en contacto con el disco circular más grande del tubo. 12. Encienda el generador de vapor. A medida que el vapor comienza a fluir, observe la pantalla digital y la lectura de resistencia en el ohmímetro (o dispositivo de cómputo). 13. Cuando la resistencia del termistor se estabilice, registre la resistencia (Rhot) en la Tabla 1. Registre también la extensión de la longitud del tubo (ΔL) como se indica en la pantalla del indicador digital. a. Repita el experimento para los otros dos tubos metálicos. Resultados
1. Utilice la tabla de conversión, para convertir las mediciones de resistencia del termistor, Rrm y Rhot, en medidas de temperatura, Trm y Thot. Registre sus resultados en la tabla 1. 2. Calcule ΔT = Thot - Trm. Registre el resultado en la tabla. 3. Use la ecuación L αL T, para calcular αL para aluminio, bronce y cobre. • Aluminio = ___________ • Bronce = ____________ • Cobre = _______________
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Tabla 4.( Datos temperatura en función de resistencia eléctrica) 1. PREGUNTAS: a) A simple vista ¿Se nota la expansión de la varilla?, ¿Por qué se tiene que usar un tornillo micrométrico para medir los cambios de longitud? b) ¿Cuál es el coeficiente de dilatación volumétrico del material, según el resultado que obtuvo para el coeficiente de dilatación lineal del mismo? c) A partir de los resultados encontrados, calcular el coeficiente de expansión volumétrica para aluminio, bronce y cobre a partir de la ecuación ΔV = αvolV ΔT 5
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BIBLIOGRAFIA: • •
Laboratorio de Fluidos y Calor. Práctica 11 Departamento de Física. Universidad de Sonora. Gua de laboratorio de fsica B.- Física Universitaria- Sears, Zemansky.
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