INFORME DE LABORATORIO

5/9/2018 INFORME DE LABORATORIO - slidepdf.com

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Ingeniería de Software

Laboratorio Nº03

Física (Dilatación lineal)

PROFESOR: Ing. Marco Olarte Velázquez

CICLO: Tercer Ciclo AULA: B303

FACULTAD: Ingeniería de Software

INTEGRANTES:

• Gaspar Muñoz, Guillermo Guzmán

• Sosa Esteban, Heinz Roy

• Mallma Enríquez , Michel Christian

2009INFORME DE LABORATORIO

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Dilatación lineal

I. OBJETIVOS :

- Determinación experimental del coeficiente de dilatación lineal, de los materiales

es; cobre, aluminio y vidrio.

- Verificar experimentalmente la variación de la longitud con la temperatura

II. EQUIPOS Y MATERIALES:

- Un (01) aparato de dilatación térmica

- Un (01) generador de vapor

- Un(01) termómetro

- Un (01) agua

- Una(01) una extensión eléctrica

- Una (01) wincha

- Una (01) vernier o pie de rey

III. FUNDAMENTO TEORICO:

Suponga que un objeto tiene una longitud inicial L a lo largo de alguna dirección a

cierta temperatura, y que longitud aumentada LV por el cambio en temperatura T V .

Los experimentos muestran que cuando T V y a L :

. . L L T α =V V (1)

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Donde:

L: Longitud inicial

Lf: Longitud final

T: temperatura inicial

Tf: Temperatura final

α : Coeficiente de dilatación lineal o coeficiente promedio de

expansión lineal, tiene unidades de1

(º )C −

Con:

LV = Lf - L (2)

T V = Tf - T (3)

3




El coeficiente de dilatación lineal α para diferentes materiales se puede calcular con la siguiente

fórmula:

*

L

L T α =

V

V(4)

Siendo L la longitud del tubo de prueba hasta el eje giratorio.

El incremento que experimenta la unidad de longitud al aumentar 1 ªC su temperatura, se denomina

“Coeficiente de Dilatación Lineal “(α ).

IV. PROCEDIMIENTO :

1. Se coloca verticalmente la escala especular sobre el carril soporte.

2. Se colocan y aprietan los índices debajo de los tubos de tal forma que se puede leer

la variación de la longitud.

3. Todos los índices se ponen en cero.

4




4. El generador de vapor se llena de agua hasta la mitad, se coloca sobre la placacalentadora. Se coloca la tapa de corcho y se asegura con el estribo de sujetacion.

5. El aparato de dilatación térmica se conecta con el generador de vapor por medio del

distribuidor de vapor utilizando una manguera.

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6. Para recoger el agua de condensación se coloca un recipiente debajo de los

extremos de los tubos.

7. Se mide la temperatura T del ambiente.

8. Se conecta la placa calentadora

9. Se deja fluir vapor por los tubos de prueba hasta que ellos han logrado la

temperatura de ebullición del agua de 100 ºC y al mismo tiempo se observan las

desviaciones de los índices en los tubos.

10.Se lee en la escala la dilatación de la longitud de los tubos LV ( 1mm de cambio

de la longitud corresponde a 4cm de desviación en la escala ).

11.Se mide la deferencia de temperatura T V con respecto a la temperatura ambiente.

Obs: Tenga mucho cuidado con el agua caliente

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V. ACTIVIDAD :

- La temperatura del ambiente inicial es To = 25ºC

- La longitud que hemos medido de los 3 materiales y vamos a trabajar es:

Lo=60.6cm

- La temperatura final calculada es : Tf = 100ºC

- Los tubos de prueba usados son el cobre, vidrio(pírex) y aluminio y sus respectivos

diámetros medidos con el pie de rey fue de 4mm

- Antes de poder completar el cuadro de datos, procedemos a calcular el “coeficiente

de dilatación lineal (α )” de cada tubo:

i) Para el Cobre (Cu) :

4.30.19

22arctg θ

= =

Como: LV = D.θ

Siendo: D = 4mm = 0.4cm

Entonces: LV = 0.4x 0.19 = 0.076…… (1)

7

22c

4.3c

θ




Ahora como se sabe que:*

L

L T α =

V

V…………… (2)

Reemplazando (1) en (2):

50.0761.672 10

60.6 75º x

x C α

−= = /ºC = 616.72 10 x − /ºC

ii) Para el Aluminio (Al) :

50.22

22arctg θ

= =

Como: LV = D.θ


Entonces: LV = 0.4x 0.22 = 0.088…… (1)

Ahora como se sabe que:

*

L

L T α =

V

V…………… (2)


50.0881.936 10

60.6 75º x

x C α

−= = /ºC = 619.36 10 x − /ºC

8

5c




iii) Para el Vidrio(Pírex):

0.70.03

22arctg θ

= =

Como: LV = D.θ


Entonces: LV = 0.4x 0.03 = 0.012…… (1)

Ahora como se sabe que:

*

L

L T α =

V

V…………… (2)


60.0122.64 10

60.6 75º x

x C α

−= = /ºC

9

0.7c




- Con estos datos podemos ahora sí, completar el cuadro de datos:

Medidas Experimentales

Datos

Material

Cobre(Cu) Aluminio(Al) Vidrio(pírex)

Longitud inicial Lo (cm) 60.6 60.6 60.6

Longitud final Lf (cm) 60.676 60.688 60.612

Temperatura inicial (ºC) 25 25 25

Temperatura final (ºC) 75 75 75

Coeficiente de dilatación lineal (α ) 616.72 10 x − /ºC 619.36 10 x − /ºC 62.64 10 x − /ºC

Comparación de coeficientes de dilatación

Datos

Material

Cobre(Cu) Aluminio(Al) Vidrio(pírex)

Coeficiente de dilatación lineal de

Referencia (α ref) 624 10 x − /ºC 6

17 10 x − /ºC 63.2 10 x − /ºC

Coeficiente de dilatación lineal de

experimental (α exp) 616.72 10 x − /ºC 6

19.36 10 x − /ºC 62.64 10 x − /ºC

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Error Relativo Porcentual (Erel (%))

VI. CUESTIONARIO :

1. ¿Qué es un material isotrópico?

Material que posee las mismas propiedades físicas en todas las direcciones,

También llamado isótropo.

Un ejemplo sencillo, se asume al espacio isotrópico, es decir, medir un metro hacia arriba,

es lo mismo que medirlo de lado, diagonal, etc. Un ejemplo en donde no se cumple la

isotropía, si tú tienes un material, y es más difícil estirarlo de izquierda a derecha que dearriba a abajo. Pues se dice que dicha propiedad de estirarlo (rigidez) es anisotrópica.

2. ¿Qué características debe tener un material para que se dilate homogéneamente?

Que debe de estar hecho de un elemento y no de un compuesto. La dilatación será

homogénea al aumentar la temperatura un ejemplo seria La dilatación térmica de los

cristales es un fenómeno homogéneo, pero no necesariamente isotrópico, la cual cosa

quiere decir que la variación de dimensiones no será idéntica en todas las direcciones. En

un cristal isotrópico, un vector p se dilata q en la su misma dirección, de manera que la

longitud final es:

_ _ _

r = p + qexpresión que es válida para cualquier dirección de p,

y lo por tanto, a tendrá el mismo valor en todas direcciones.

3. ¿Qué Ocurre con el tamaño de un pedazo de hule cuando este se calienta?

El hule se contrae con el calor es termo contraíble, debido a su coeficiente de expansión

negativo, Aunque no se debiera considerar el hule como un sólido debido a que este es en

realidad un fluido.

4. ¿Que pasaría si al calentarse el vidrio de un termómetro se expandiera más que el liquido

interno?

La lectura del termómetro sería errónea, ya que al dilatarse el capilar interior daría un valor

menor que el real; y si por el contrario la envoltura disminuiría el mismo capilar, la lectura

sería mayor que la real.

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Date post:	08-Jul-2015
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