DILATACION LINEAL

Lab. Física 102, Departamento de Física, Fcyt, UMSS

Cochabamba, Bolivia

Resumen.

Lo que se realizó en esta práctica fue determinar el coeficiente de dilatación lineal α, tomando datos de la

dilatación y la temperatura.

Los resultados obtenidos presentaron un error relativamente pequeño, debido a algunas imprecisiones en la toma

de datos.

INTRODUCCIÓN.

Objetivos:

- Determinar la relación entre la expansión lineal como una función de la temperatura.

Fundamento teórico.

Al incrementarse la temperatura T de un sólido se causa un aumento en la distancia a media a de vibración entre

átomos de su red cristalina y por su puesto se incrementa su volumen dv. El coeficiente de dilatación de volumen

(a presión constante) es igual a:

Si consideramos el incremento es una sola dimensión, obtenemos el coeficiente de dilatación lineal.

Donde L es la longitud total del solido en esta dirección. Si el cambio en la longitud ∆L es pequeño comparado

con la longitud inicial, podemos ver que:

Donde es la longitud inicial, es la temperatura inicial.

La constante a, que describe las propiedades de expansión térmica de un material dado, se denomina coeficiente

de expansión lineal. Las unidades de a son , o bien,

Gráfico de la dilatación de una varilla:

METODO EXPERIMENTAL.

Materiales:

- Tubo de hierro

- Matraz

- Placa calentadora

- Sensor de temperatura

- Rejilla

- Manguera

Procedimiento experimental:

- Medir la longitud de la varilla y la temperatura ambiente, anotar dichos valores.

- Hacer que el vapor de agua circule por el tubo, mediante la conexión de la manguera con el matraz y el

tubo que se estudia.

- Dejar que el tubo llegue a una temperatura de aproximadamente 75 grados Celsius, (temperatura a la que

el tubo dejara de aumentar su temperatura).

- Anotar los datos de la variación de temperatura, con el sensor de temperatura y el incremento de la

longitud.

- Repetir este procedimiento hasta que la temperatura llegue a 0 grados Celsius.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Gráfico de los valores experimentales:

∆L= f (∆T)

Coeficiente de dilatación lineal es:

Discusión:

El valor obtenido del coeficiente de dilatación lineal, comparado al valor de tablas del coeficiente de dilatación

del acero presenta un error porcentual del 24%, con esto se puede verificar que el valor obtenido es

relativamente pequeño y próximo al valor real, ya que se debe tener en cuenta que el material con el que se

trabajo fue un tubo de hierro, y no así de acero, pero este material es semejante al acero.

CONCLUSIONES.

Los resultados que se obtuvieron presentaron un error relativamente pequeño, ya que el valor del coeficiente de

dilatación lineal obtenido es una buena aproximación del valor real.

Los errores que se presentaron se produjeron debido a la imprecisión de la toma de datos ya que estos cambiaban

de manera rápida, pero el método nos ofrece una buena aproximación del valor del coeficiente de dilatación

lineal.

Los cálculos realizados, se encuentran en el apéndice

APENDICE.

Datos experimentales obtenidos:

∆L [m] T [ ]

0.00050 72

0.00045 68

0.00040 62

0.00035 58

0.00030 53

0.00025 47

0.00020 40

Relación funcional:

Calculo de los parámetros A y B:

Calculo de los errores de A y B

Datos para los errores:

; ; ;

Calculo del coeficiente de dilatación lineal

Como se sabe ⤍

Calculo del error de α :

El valor del coeficiente de dilatación lineal es:

REFERENCIAS.

[1] Física Universitaria, Volumen 1, Searz Semansky.

[2] Tipler P. A. Física. Editorial Reverté (1994).

[3] Taller y Laboratorio, sección de la revista Investigación y Ciencia.

[4] Guía del laboratorio de física 102, Dpto. de Física, Fcyt.