FISICA 2 Semestre 2021II INGENIERÍA LABORATORIO 1: DILATACIÓN TÉRMICA DE SÓLIDOS 1. OBJETIVO Medida del coeficiente de dilatación térmica lineal media de diversos materiales al variar la temperatura desde la ambiente hasta la temperatura de 100°C con un sistema computarizado de expansión térmica. . 2. MÉTODO EXPERIMENTAL El equipo (figura 1) se compone de un generador de vapor y un sistema de expansión térmica computarizado de la marca PASCO SCIENTIFIC. Llenaremos con agua el vaso de aluminio a ¾ de su capacidad. Para calentar el agua solo conectamos nuestro generador a la toma de corriente y regulamos a 8 la perilla. El vapor que sale con una temperatura Tf, medida por el termómetro digital C, es enviado hacia el tubo A, el cual eleva su temperatura del valor Ti (ambiente) hasta el valor Tf.. La dilatación ∆L del tubo A que corresponde a la variación de temperatura Tf -Ti es muy pequeña, por tanto se emplea un sistema de medida indirecto, capaz de ampliar la escala. Esto consiste en fijar el extremo E del tubo y apoyar el otro extremo sobre el eje de diámetro pequeño que tiene nuestro sensor rotacional, La dilatación del tubo produce una rotación del eje (ángulo θ), medible a través de los valores arrojados del sensor de rotación que se muestran en la pantalla gráfica. FIGURA (1) Página 1 de 6 Laboratorio 1 Universidad de Piura FISICA 2 FISICA 2 En la figura (2) se muestra cómo se puede encontrar una relación entre θ y la dilatación ∆L del tubo. FIGURA (2) Puesto que el eje rueda sin resbalar, el arco SS ' será dado por: SS ' BC DA O sea: L 2 L 2SS ' 2 Rθ Dθ Donde con R y D expresamos respectivamente el radio y el diámetro del eje. De esta manera la medida de ∆L se hace indirectamente midiendo el diámetro del eje y su ángulo de rotación θ en radianes. 4. ELABORACIÓN DE LOS DATOS - Grafique los cambios de longitud de las varillas en función de los cambios de temperatura experimentados Página 2 de 6 Laboratorio 1 1 82 163 244 325 406 487 568 649 730 811 892 973 1054 1135 1216 1297 1378 1459 1540 1621 1702 1783 1864 1945 2026 2107 2188 2269 1 43 85 127 169 211 253 295 337 379 421 463 505 547 589 631 673 715 757 799 841 883 925 967 1009 1051 1093 1135 1177 -10 1 66 131 196 261 326 391 456 521 586 651 716 781 846 911 976 1041 1106 1171 1236 1301 1366 1431 1496 1561 1626 1691 1756 1821 Universidad de Piura 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Página 3 de 6 FISICA 2 FISICA 2 SERIE 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 SERIE 2 SERIE 3 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Laboratorio 1 Universidad de Piura FISICA 2 FISICA 2 SERIE 4 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1 42 83 124 165 206 247 288 329 370 411 452 493 534 575 616 657 698 739 780 821 862 903 944 985 1026 1067 1108 1149 0 Página 4 de 6 Laboratorio 1 Universidad de Piura FISICA 2 FISICA 2 - ¿Qué tipo de curva obtuvo al graficar el cambio de longitud en función al cambio de temperatura? Curva creciente - ¿Qué representa la pendiente de dicha curva? La pendiente es igual a la variación de la longitud respecto a un grado de temperatura, representa el crecimiento de - ¿Por qué se tiene que usar un tornillo micrométrico (sensor de rotación) para medir los cambios de volumen? Porque es un objeto de alta precisión, también mide los cambios de longitud del material, un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro (0,01 mm y 0,001 mm, respectivamente). Para proceder con la medición posee dos extremos que se aproximan progresivamente. Por lo tanto ell tornillo micrométrico se utiliza para conseguir un enfoque más preciso de la muestra. Mediante este tornillo se ajusta de forma lenta y con gran precisión el desplazamiento vertical de la platina. - Explicar la función del aislante térmico. Es reducir la transmisión de calor a través de la estructura sobre la que se instala, se oponen al flujo de calor, un material térmico por lo tanto se erige como una pared entre distintos medios impidieno que pase el calor para igualar las temperaturas, como sucede de modo natural. - Calcular el valor del coeficiente de dilatación lineal de los diversos materiales y de acuerdo a tablas indicar el nombre del material aproximado que se ha trabajado. - Explicar diferencias que encuentra entre trabajar con un termómetro de tubo capilar vs un sensor de temperatura. Los sensores de temperatura son componentes eléctricos y electrónicos que, en calidad de sensores, permiten medir la temperatura mediante una señal eléctrica determinada. Dicha señal puede enviarse directamente o mediante el cambio de la resistencia. También se denominan sensores de calor o termosensores. Un sensor de temperatura se usa, entre otras aplicaciones, para el control de circuitos. Los sensores de temperatura también se llaman sensores de calor, detectores de calor o sondas térmicas. Página 5 de 6 Laboratorio 1 Universidad de Piura FISICA 2 FISICA 2 Un sensor de temperatura es un componente electrónico que devuelve una señal eléctrica que depende de la temperatura del sensor. A partir de la señal eléctrica se puede conocer la temperatura real a la que se encuentra el sensor. El termómetro de tubo capilar son instrumentos realizados para la industria alimentaria, farmacéutica, química, petroquímica, entre otros. Y están diseñados para resistir las condiciones de trabajo mas desfavorables determinadas por la agresividad del fluido del proceso y del ambiente. - ¿Cuál es el coeficiente de dilatación volumétrico de los materiales, de acuerdo a los coeficiente de dilatación lineal obtenidos - Posibles causas de error en su experimento - Explicar si el coeficiente de dilatación se ve alterado si se trabaja en °C o en grados Fahrenheit. Verificar su afirmación o negación - Conclusiones grupales (un mínimo de 06 por grupo). Página 6 de 6 Laboratorio 1