Determinacin de la longitud de onda de un laser de He-Ne con el
interferometro de Michelson
Dilatacin lineal
EstructuraM. TericoClculosAnlisisConclusiones
Joan Arteta, Danna Murillo, Ciro Ardila, Heiner SierraProfesora
Brenda Rodrguez. Grupo PDL Mesa 1. 2- 04 -2014Laboratorio de Fsica
de Calor y Ondas, Universidad de la Costa CUC, Barranquilla
UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS
BSICASLABORATORIO DE QUMICA INORGANICA FACULTAD DE INGENIERA
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Resumen
En la siguiente experiencia determinamos la dilatacin lineal o
el coeficiente de expansin de dos metales, en nuestro caso unas
barras de cobre y hierro, utilizando un dilatmetro que nos ayudara
a percibir la variacin de la longitud, el dilatmetro que utilizamos
funcionaba con una conexin directa a la tubera de gas propano.
Palabras claves Dilatacin lineal, temperatura, dilatmetro.
Abstract
In the following experiment we determine the linear expansion
coefficient of expansion or two metal rods in our case copper and
iron, using a dilatometer to help us perceive the length variation,
we use the dilatometer worked with a direct connection the propane
pipe.
Keywords Linear expansion, temperature, dilatometer.
1. Introduccin
Cualquier tipo de material tiende a experimentar un fenmeno
conocido como dilatacin trmica esto produce un aumento lineal de
longitud al variarle la temperatura del mismo produciendo en este
efectos tales como: La expansin lineal y expansin volumtrica estos
dos fenmenos estn asociados a un agente externo al sistema llamado
el delta de temperatura.En el caso de los slidos debemos tener en
cuenta una cualidad que posee esta clase de materiales y es el
coeficiente de dilatacin lineal y para el caso de un rompimiento
del slido debido a un cambio abrupto de temperatura tambin debemos
tener en cuenta el espesor del mismo; entonces si el coeficiente de
dilatacin lineal es grande y adems su espesor es pequeo, el objeto
tiende a romperse ms fcilmente que uno que tenga las condiciones
opuestas a lo anteriormente dicho; con este informe pretendemos
comparar distintos materiales (metales) y ver cul es la variacin de
la longitud entre ellos sabiendo el coeficiente de dilatacin lineal
de cada uno de ellos.
2 .Fundamentos Tericos
2.1 Dilatacin Trmica: es una propiedad que tienen casi todos los
materiales (sin importar su estado) a cambiar su dimensin original,
donde son los gases donde ms se observa el cambio y en los slidos
donde menos se observa, cada material tiene asociado un coeficiente
de expansin lineal y volumtrico, los cuales indican que tanto se
puede expandir el material ante un cambio en la temperatura.2.2
Dilatacin Lineal: para el caso de una varilla a la cual se le
somete a una diferencia de temperatura esta sufre un aumento en su
longitud la cual es directamente proporcional si los cambios de
temperatura son menores a 100 grados Celsius, este aumento en la
longitud se denomina expansin lineal la cual depende del cambio de
la temperatura, la longitud inicial de la varilla y del coeficiente
de expansin lineal alfa la podemos definir matemticamente como:
2.3 Dilatacin volumtrica: al igual que la expansin lineal si los
materiales estn sometidos a diferencias de temperaturas menores a
100 grados estos van a sufrir un aumento en su volumen que es
proporcional a la diferencia de temperatura este aumento en el
volumen se denomina expansin volumtrica la cual depende del cambio
de la temperatura, el volumen inicial del cuerpo y del coeficiente
de expansin volumtrica beta la podemos definir matemticamente
como:
2.4. Coeficiente de dilatacionElcoeficiente de dilatacines el
cociente que mide el cambio relativo delongitudovolumenque se
produce cuando un cuerpo slido o un fluido dentro de un recipiente
experimenta un cambio detemperaturaque lleva consigo unadilatacin
trmica.
3. Desarrollo experimental
3.1 Materiales de laboratorio.Dilatmetro.Termometro de bulbo de
mercurio.Regla.Barra de cobre.Barra de hierro.
Imagen No.1 (Materiales)
3.2 Experiencia Debemos hacer primero la toma de la medidas de
longitud de cada varilla. Para ello emplearemos la regla. Luego
procederemos a realizar el monaje de dicha varilla en el
dilatometro y encender la llama girando cuidadosamente la llave de
la tuberia de gas ya que un alto flujo de gas puede generar una
llama demasiado grade que podira generar lesiones graves, luego a
medida que el dilamtometro reporte aumento de la longitud en
magnitudes que van a representarse en mm se tomara el dato de la
temperatura para ese momento. Hasta que el metal se haya espandido
hhasta 5mm o bien hasta donde se vea que el metal se ha expandido
lo sufisiente o lo maximo de calor que le podemos proporcionar al
sistema.
Imagen No.2 (Calentamiento de la barra de hierro)
4. clculos y anlisis de resultadosOrganizamos los datos
obtenidos en el desarrollo de la prctica de laboratorio y los
organizamos en la siguiente tabla. Donde Lo y L. Representan la
longitud inicial y la variacin de la longitud respectivamente.To
=temperatura inicialTf= temperatura final= coeficiente de
dilatacinT= variacin de la temperaturaPara hallar el coeficiente de
dilatacin debemos emplear la ecuacin 2.
La empleamos para cada uno de los momentos. De la siguiente
tabla solo para el cobre: y luego de la misma forma con la varilla
dos de hierro.
momentoLo(mm)L(mm)To(C)Tf (C) T(C)
11730.128302
21730.228324
31730.328346
41730.428379
51730.5284012
Tabla No1. (Datos varilla de cobre)RemplazamosX10-3 X10-3 X10-3
X10-3 X10-3
Para la varilla 1. De cobre: Lo(mm)L(mm)To(C)Tf (C)
T(C)(C-1)x10-5
1730.1283022.89
1730.2283242.89
1730.3283462.89
1730.4283792.56
1730.52840122.40
Tabla No.2 (Datos varilla de cobre.)Determinamos a partir de los
datos el coeficiente de dilatacin promedio.(1+2+3+4+5)/5=
promediopromedio: 2.72x10-3momentoLo(mm)L(mm)To(C)Tf (C) T(C)
11750.129301
21750.229301
31750.329312
41750.429345
51750529389
Tabla No.3 (Datos de la varilla de hierro.)Remplazamos X10-3
X10-3X10-3X10-3X10-3
Lo(mm)L(mm)To(C)Tf (C) T(C)(C1)x10-5
1750.1293015.71
1750.22930111.42
1750.3293128.57
1750.4293454.57
17505293893.17
Tabla 5. Datos varilla de hierroHallamos el valor del
coeficiente de dilatacin promedio. promedio =
(1+2+3+4+5)/5promedio= 6.68 x10-5Error porcentualYa habiendo
hallado el coeficiente de dilatacin para cada momento en que se
tomaron los datos realizamos las grafica L vs T.
Grafica 1. L vs T. Para los valores del cobre
Grafica 2. L vs T. Para los valores del hierro.Ahora hallamos el
error porcentual para cada caso.Para el hierro:
Para el cobre:
5. ConclusinGracias al anterior informe se pudo establecer la
relacin real entre los coeficientes de dilatacin trmica y la
variacin de la longitud de cada uno de los materiales propuestos
por el profesor para el laboratorio, adems de darle explicacin
fsica a ciertos aspectos de la vida cotidiana como el
funcionamiento de un termmetro y el comportamiento de los metales.
Se pudo dar una explicacin mucho ms completa acerca del porque un
objeto se quiebra con un gran cambio de temperatura lo cual es
indispensable a la hora de trabajar con ellos.Conclusin Thanks to
the previous report could establish the actual relationship between
the coefficients of thermal expansion and the variation of the
length of each of the materials given by the teacher to the
laboratory, besides providing physical explanation of certain
aspects of daily life as operating a thermometer and the behavior
of metals. It could give a more complete explanation about breaks
because an object with a large temperature change which is
essential when working with them.
6. Bibliografahttp://www.monografias.com/Disponible on
linewww.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilatacin.comDisponible
on line
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