Física
Coeficiente de dilatación
Introducción:
Aquí hicimos unos cálculos, para demostrar la diferencia de la dilatación de ciertos elementos, tales como el Aluminio, Cobre, Bronce, Acero, Hierro, Vidrio ordinario, Vidrio Pyrex y Zinc, usando una cierta longitud inicial, temperatura inicial y temperatura final, para demostrar la longitud final al aplicar la temperatura final. Con esto se puede tener una idea de la diferencia entre los elementos, con su coeficiente de dilatación. El coeficiente Dilatación se entiende como: Dilatación cúbica, el que expresa el aumento de la unidad de volumen de un cuerpo por cada grado de elevación de temperatura. Dilatación lineal, el que expresa el alargamiento de la unidad longitudinal de un cuerpo por cada grado de elevación de temperatura.
Objetivo:
Realizar un análisis matemático de las propiedades y del significado de coeficiente de dilatación.
Cálculos: Fórmula: α= ΔL/(L0-ΔT)
LF= L0(1+α*ΔT)
L0=10cm. LF=?. Ti= 20º Tf= 100º
| Aluminio: LF= 10(1+24*10-6(100-20)) LF= 10,0192cm. | Cobre: LF= 10(1+16,6*10-6(100-20)) LF= 10,01328cm. | Bronce: LF= 10(1+18*10-6(100-20)) LF= 10,0144cm. |
| Acero: LF= 10(1+10*10-6(100-20)) LF= 10,008cm. | Hierro: LF= 10(1+11,7*10-6(100-20)) LF= 10,00936cm. | Vidrio ordinario: LF= 10(1+9*10-6(100-20)) LF= 10,0072cm. |
| Vidrio pyrex: LF= 10(1+3*10-6(100-20)) LF= 10,0024cm. | Zinc: LF= 10(1+26,3*10-6(100-20)) LF= 10,02104cm. |
Resultados:
| Elemento | Longitud inicial(cm), con 20ºC. | Longitud Final(cm), con 100ºC. |
| Aluminio | 10 | 10,0192 |
| Cobre | 10 | 10,01328 |
| Bronce | 10 | 10,0144 |
| Acero | 10 | 10,008 |
| Hierro | 10 | 10,00936 |
| Vidrio ordinario | 10 | 10,0072 |
| Vidrio pyrex | 10 | 10,0024 |
| Zinc | 10 | 10,02104 |
Análisis:
| Elemento | Coeficiente de Dilatación |
| Aluminio | 24*10-6 |
| Cobre | 16,6*10-6 |
| Bronce | 18*10-6 |
| Acero | 10*10-6 |
| Hierro | 11,7*10-6 |
| Vidrio ordinario | 9*10-6 |
| Vidrio pyrex | 3*10-6 |
| Zinc | 26,3*10-6 |
El coeficiente de dilatación a simple vista no se nota, pero al aplicar temperatura a éstos elementos, usando una regla se notarán los cambios, los cuales son mínimos. Es más que nada una ampliación del elemento.
El zinc con coeficiente 26.3*10-6 de dilatación, según los resultados, aumenta 0,0192cm. con su coeficiente de dilatación, en cambio el Vidrio pyrex con coeficiente 3*10-6 de dilatación aumenta 0,0024cm. La variación entre los diferentes coeficientes es notable y cada elemento, según su coeficiente de dilatación, va a aumentar su longitud diferentemente a los demás. Eso se puede apreciar en el gráfico.
Conclusión:
El “vidrio pyrex” es el que tiene el menor coeficiente de dilatación con 3*10-6 y el “zinc” es el que tiene el mayor coeficiente de dilatación con 26,3*10-6. Por lo tanto, al aplicar temperatura al “vidrio pyrex” la dilatación va a ser mínima y al aplicarle al “zinc” va a ser notable.
Por ej. como sale en los resultados una placa de 10cm de longitud de “zinc” se expande a 10.02104cm. y en cambio el “vidrio pyrex” se expande a 10,0024cm, la diferencia es notable.
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