Lab 02. Dilatacion Lineal

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN

MACROPROCESO DE RECURSOS E INFRAESTRUCTURA ACADÉMICA

FORMATO PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Fecha: Abril de 2011 Código: GRL-006 Versión: 4.0

INFORMACIÓN BÁSICA

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Dilatación Lineal

PRÁCTICA: 2

ASIGNATURA: Biofísica

TEMA DE LA PRÁCTICA: Dilatación Térmica

LABORATORIO A UTILIZAR: Laboratorio de Física C 302

CONTENIDO DE LA GUÍA

OBJETIVOS.

Estudiar la dilatación lineal de tubos homogéneos, en función de la temperatura.

Observar la relación que existe entre la dilatación de un tubo y el incremento de temperatura.

Determinar experimentalmente los coeficientes de dilatación lineal del cobre, aluminio y latón.

INTRODUCCIÓN

Esta guía de laboratorio va dirigida a estudiantes de Ingeniería Biomédica. Una de las propiedades física de los materiales es la dilatación térmica, es decir, su expansión de medidas longitudinales ante la presencia de calor. Los materiales metálicos presentan mucha mayor dilatación térmica que los no metálicos, especialmente el cobre y el aluminio. En este laboratorio se van a ensayar algunos materiales diferentes a los que se les va a comparar cual tiene mayor propiedad de dilatación térmica.

MARCO TEÓRICO. El aumento de temperatura ocasiona generalmente un incremento de volumen, tanto en sustancias sólidas como en liquidas. Una conocida excepción es el agua, que en el intervalo comprendido entre 0°C y 4°C muestra el comportamiento contrario: en particular, aumenta de volumen al congelarse, en oposición a la mayoría de las sustancias. Incluso si el cuerpo sólido tiene un hueco, la dilatación es la misma que si el hueco estuviera relleno del mismo material que el del cuerpo. Así ocurre, por ejemplo, con un tubo de un determinado material, como los que utilizaremos en esta práctica. Si se trata de un sólido en forma de varilla (que aproximadamente tiene una

sola dimensión) de longitud 0l , es un hecho empírico que, si la variación de temperatura T no es

demasiado grande, la dilatación longitudinal l que experimenta es directamente proporcional a 0l y a T ,

matemáticamente tenemos la siguiente relación:

0l l T (1)

Donde se denomina coeficiente de dilatación lineal. En la Tabla 1. Aparecen los valores de los materiales

que utilizaremos en esta práctica.

MATERIAL 1( )en C

Cobre 51.6 10

Latón 51.8 10

Aluminio 52.2 10

Tabla 1. Coeficientes de dilatación lineal.

En realidad los coeficientes de dilatación no son constantes sino que varían ligeramente con la temperatura.





CONSULTA PREVIA (incluir en el pre-informe)

La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un análisis preliminar a la Dilatación Térmica.

Consulte los siguientes videos y estudie su contenido: o http://www.youtube.com/watch?v=7ZC4EaCdJuM o http://www.youtube.com/watch?v=qRWhFQihZJY

Cada integrante del grupo en forma individual y auténtica debe realizar un cuadro sinóptico o mapa conceptual del tema tratado.

METODOLOGÍA A UTILIZAR

Cada grupo de trabajo (máximo de cuatro estudiantes) redactará el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de las aplicaciones, consulta del marco teórico y el cuestionario de la guía; antes del ingreso a la respectiva clase.

Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la guía.

Desarrollo de la guía de aprendizaje por parte de los estudiantes.

En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizará las medidas y los cálculos respectivos en cada montaje y por último terminará de redactar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones del docente.

El informe será entregado en forma grupal, a mano y en el formato correspondiente.

MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR.

Materiales y Equipos Reactivos Materiales Estudiante

1 Generador de Vapor

1 Equipo de Dilatación Lineal

1 Regla

1 Calibrador

1 Multímetro con Termocupla .

PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES Y EQUIPOS.

Tener cuidado con el generador de vapor, evitar jugar con este equipo, ya que el vapor generado por este

estará a una temperatura de aproximadamente 100 C y el mal uso de este podría ocasionarle daños a

usted y al resto del equipo.

METODOLOGÍA A UTILIZAR

Cada grupo de trabajo redactará el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de las aplicaciones, consulta del marco teórico y el cuestionario de la guía; antes del ingreso a la respectiva clase.

Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la guía.

Desarrollo de la guía de aprendizaje por parte de los estudiantes.

En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizará las medidas y los cálculos respectivos en cada montaje y por último terminará de redactar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones del docente.

El informe será entregado en forma grupal, a mano y en el formato correspondiente.

http://www.youtube.com/watch?v=7ZC4EaCdJuM

http://www.youtube.com/watch?v=qRWhFQihZJY





PROCEDIMIENTO

1. Arme el Montaje de la Figura 1.

Figura 1. Montaje experimental de dilatación térmica.

2. Antes de instalar los tubos en el equipo, mida el diámetro inicial ( D ) interno y externo de cada tubo y

su longitud inicial 0l , de igual forma verifique la temperatura ambiente iT , del laboratorio, anote los

datos obtenidos en la Tabla 2. 3. Llene el generador de vapor con agua hasta dos tercios de su capacidad máxima, gire la perilla de

temperatura al máximo para lograr que el agua llegue a su punto de ebullición. 4. Coloque uno de los tubos en el equipo de dilatación térmica. 5. Ajuste el deformímetro o micrómetro en ceros. 6. Coloque la termocupla del multímetro sobre el tubo, ubique la escala en grados Celsius. 7. Coloque un recipiente en el extremo del tubo para recoger la condensación del vapor y evitar

regueros en el laboratorio. 8. Conecte la manguera de una de las salidas del generador de vapor al extremo del tubo. 9. El vapor comenzara a fluir por el tubo, observe constantemente la lectura en el deformímetro y la

temperatura registrada por el multímetro. 10. Cuando el tubo se haya dilatado y la lectura tanto en el deformímetro y el multímetro sean constantes,

registre los valores en la Tabla 2, tenga en cuenta que la lectura que muestra el deformímetro es el

alargamiento del tubo l y la que muestra el multímetro es la temperatura final fT , a la cual se logra

la dilatación del material.

11. Con mucho cuidado y sin desmontar el tubo del equipo, mida el diámetro final ( D ) interno y externo del tubo nuevamente y regístrelos en la Tabla 2.

12. repita el procedimiento anterior con los demás tubos.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA.

R. A. Serway, FISICA, Tomo I, 5ª. Edición, Mc Graw Hill, 2000.

Guias de Pasco 1996.

ELABORÓ REVISÓ APROBÓ

Firma Nombre : Profesores de Laboratorio de Física Fecha: Enero de 2014

Firma Nombre : Profesores de Laboratorio de Física

Fecha: Enero de 2014

Firma Nombre : Gerencia de Laboratorios. Departamento de Ciencias Básicas. Fecha: Enero de 2014





INFORME DE LABORATORIO

ESTUDIANTES:

GRUPO:

NOTA:

CARRERA:

Formule tres objetivos que desee cumplir con la Práctica de Laboratorio

Elabore un mapa conceptual del tema a tratar en la práctica de laboratorio (Actividad Previa)

RESULTADOS

Tabla 2. Tabla de Datos Experimentales

Tubo de Latón Tubo de Cobre Tubo de Aluminio

Longitud Inicial ( 0l )

Interno InicialD

Externo InicialD

Alargamiento l

InicialT

FinalT

Interno FinalD

Externo FinalD

Valor Experimental

de en 1( )C

Valor Teórico

de 1( )C

Calculo del porcentaje de error

Recuerde expresar los valores de longitud y diámetro en metros.





Análisis de Resultados:______________________________________________________

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CUESTIONARIO 1. ¿Se dilatan los tubos tan pronto se conecta la manguera al tubo? ¿Explique qué sucede?

2. Un reloj de péndulo tiene un hilo metálico y se ajusta para dar la hora a una

temperatura de 20 C . Explique si el reloj funcionara más rápido o más despacio a

70 C . Justifique su respuesta

3. ¿Por qué algunos recipientes de vidrio cuando están calientes se rompen al colocarlos en una superficie fría?

4. Una placa metálica tiene un orificio circular. Si se incrementa exageradamente la temperatura de la placa ¿Aumenta o disminuye el área del orificio?





5. Identifique cada una de las magnitudes físicas que Usted midió y realice analogías o diferencias pensando en el cuerpo humano como un sistema térmico.

6. Explique físicamente los fenómenos de dilatación lineal, superficial y volumétrica.

CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS:

CONCLUSIONES





APLICACIÓN PROFESIONAL DE LA PRÁCTICA REALIZADA

BIBLIOGRAFIA UTILIZADA

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