• Categories
• Expansión térmica
• Química física
• Termodinámica
• Ingeniería de construcción
• Química

Citation preview

Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Laboratorio de Física 102

Práctica No 4 COEFICIENTE DE DILATACION LINEAL Estudiante: …………………………………….. Grupo:

´´A``

Horario: 08:00 a 11:00 Fecha de realización: Fecha de entrega:

03 / 03 / 2017 10 / 04 / 2017

Objetivos:  Validar la ecuación de dilatación lineal .  Encontrar el coeficiente de dilatación lineal del cobre, aluminio y hierro galvanizado DATOS Y CALCULOS: Para el hierro galvanizado: Datos:

L1=69,7 cm

R1=114,05 K Ω

T =22ºC

Encontrando los valores de temperatura según la tabla de TvsR según el termistor n Temperatura(ºC ) deformación(m m)

1 25

2 37

3 46

4 55

5 63

6 77

0,26

0,29

0,31

0,34

0,4

0,55

n

1 3

2 15

3 24

4 33

5 41

6 55

0,35

0,37

0,45

0,55

T 1 (ºC )=T i −T

deformación(m 0,26 0,29 m) Realizando regresión lineal: ∆ L=0,02179+ 0,00056 ∆ T

deformacion(mm) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

10

20

30

40

50

60

Validación de la hipótesis de la constante “a” debe ser igual a cero

t calc  Se empleará el estadístico de Student:

a0 Sa

Para determinar si a = 0 o distinto de cero se emplea la fórmula ya descrita.

Teniendo como datos:

a=0,02179 S a=0,18295 S ∆ L =0,005514 ∆T

t cal=4,598

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:



t calc

t / 2 ; n  2 

4,598

4.604

Por lo tanto se acepta la hipótesis nula que dice:

a0 Validación de la hipótesis de la constante “b” debe ser igual a K K=b× L

t calc 

Ke  Kt

Se empleará el estadístico de Student:

Sb

Para determinar si Ke = Kt Teniendo como datos: K t =0,000809 K e =0,00056 S b=0,005514 S ∆ L =0,005514 ∆T

t cal=4,603

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:

t calc 4,603



t / 2 ; n  2 

4.604

Por lo tanto se acepta la hipótesis nula que dice: K t =K e

Para el cobre: L1=69,7 cm

Datos:

R1=113,20 K Ω

T =22ºC

Encontrando los valores de temperatura según la tabla de TvsR según el termistor n 1 temperatura(ºC) 23 deformación(m 0,32 m)

2 25 0,37

3 37 0,4

4 60 0,43

5 76 0,62

6 82 0,75

n

1 1

2 3

3 15

4 38

5 54

6 60

0,32

0,34

0,4

0,49

0,62

0,65

T 1 (ºC )=T i −T

deformación(m m)

Realizando regresión lineal: ∆ L=0,315+ 0,0054 ∆ T

deformacion(mm) 0.7 0.6

f(x) = 0.01x + 0.31

0.5

deformacion(mm)

0.4

Linear (deformacion(mm))

0.3 0.2 0.1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

Validación de la hipótesis de la constante “a” debe ser igual a cero

t calc  Se empleará el estadístico de Student:

a0 Sa

Para determinar si a = 0 o distinto de cero se emplea la fórmula ya descrita. Teniendo como datos:

a=0,315 S a=0,008081 S ∆ L =0,018071 ∆T

t cal=8,9781

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:

t calc



t / 2;n2

8,978 

4.604

Por lo tanto se rechaza la hipótesis nula:

a0 Validación de la hipótesis de la constante “b” debe ser igual a K K=b× L

t calc  Se empleará el estadístico de Student: Para determinar si Ke = Kt Teniendo como datos: K t =0,00165 K e =0,0054 Sb =0,000314 S ∆ L =0,018071 ∆T

Ke  Kt Sb

t cal=6,976

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:

t calc



t / 2;n2

6,976 

4.604

Por lo tanto se rechaza la hipótesis nula: Kt ≠ Ke

Para el aluminio: Datos:

L1=69,3 cm

R1=119,90 K Ω

T =21ºC

Encontrando los valores de temperatura según la tabla de TvsR según el termistor N 1 temperatura(ºC) 25 deformación(m 0,52 m)

2 44 0,56

3 52 0,6

4 61 0,66

5 70 0,78

6 81 1,05

N

1 4

2 23

3 31

4 40

5 49

6 60

0,42

0,56

0,6

0,72

0,78

0,95

T 1 (ºC )=T i −T

deformación(m m)

Realizando regresión lineal: ∆ L=0,3532+ 0,0092 ∆T

deformacion(mm) 1 f(x) = 0.01x + 0.35

0.8

deformacion(mm) 0.6

Linear (deformacion(mm))

0.4 0.2 0 0

10

20

30

40

50

60

70

Validación de la hipótesis de la constante “a” debe ser igual a cero

t calc  Se empleará el estadístico de Student:

a0 Sa

Para determinar si a = 0 o distinto de cero se emplea la fórmula ya descrita.

Teniendo como datos:

a=0,3532 S a=0,031014 S ∆ L =0,35292 ∆T

t cal=7,3881

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:

tcalc



t / 2;n2

7,3881 

4.604

Por lo tanto se rechaza la hipótesis nula:

a0 Validación de la hipótesis de la constante “b” debe ser igual a K K=b× L

Se empleará el estadístico de Student:

t calc 

Ke  Kt Sb

Para determinar si Ke = Kt Teniendo como datos: K t =0,00115 K e =0,0022 S b=0,000612 S ∆ L =0,35292 ∆T

t cal=8,1452

Una vez encontrado el t calculado se compara con el t tabulado que se encuentra con un nivel de confianza de 99%, es t = 4.604. Luego comparamos los datos:

t calc



8,1452

t / 2;n2 

Por lo tanto se rechaza la hipótesis nula:

4.604

Kt ≠ Ke

Discusión del experimento: 1 ¿Por qué no tiene influencia la medida del diámetro de los tubos en el experimento? R; por que la dilatación es uniforme es decir se expandirá por todo el área del tubo 2 ¿Cómo influye el espesor de los tubos en el experimento?, ¿qué sucede si se cambian los tubos del experimento por unos más robustos (mayor espesor)? R el espesor influye mas que todo en las temperaturas puesto que la temperatura tardara en propagarse en un tubo de espesor grueso 3 Si no se validó la ecuación de dilatación lineal, ¿podría mencionar las causas del error sistemático? R Estos errores sistemáticos que pueden ser con sesgo positivo o con sesgo negativo a la hora de tomar datos del experimento 4 ¿Es el termistor del tipo NTC o PTC?, ¿el comportamiento del termistor es lineal o exponencial? Sugerencia: R es del tipo NTC el termistor del tipo NTC es de comportamiento exponencial 5 ¿Por qué el proceso de enfriamiento es más lento que el de calentamiento? R por que le temperatura a la que esta caliente debe llegar a una temperatura minima que es la temperatura ambiente 6 La dilatación lineal no presenta histéresis, cite algún fenómeno físico en el que sí hay histéresis. R es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades 7 Explique cómo se aplica la propiedad de dilatación lineal para construir termostatos bimetálicos.

R el cual consiste en unir dos barras metálicas las cuales a distintas temperaturas estas se dilatan por lo cual se produce un arqueo de estas barras 8 Realice la conversión de los valores de los α en [ºC-1] obtenidos en laboratorio a [ºF-1] y [ºK-1]. R α (º

8,03443E-06

7,75E-06

0,000133

4,4611E-06

4,31E-06

0,0000628

8,03443E-06

7,75E-05

0,000133

C) α (º

F) α (

K) 9 ¿Encontró diferencia en el tiempo de respuesta (cuán rápido es el calentamiento o enfriamiento) entre un material y otro?, comente la influencia de la conductividad y calor específico del material. R si el tiempo de calentamiento es rápido mientras el tiempo de enfriamiento es lento lo cual facilita el proceso de tomar nota el comportamiento mientras que en el calentamiento es muy rápido que es muy complicado tomar nota 10 ¿Por qué cree que las estructuras de hormigón armado (concreto con hierro de construcción), no se fisuran con los cambios de temperatura? R por que la deformación del hierro en el terminado del armado del hormigón es muy pequeña lo cual no produce fisuras en el hormigon

Conclusiones:  En la siguiente practica realizada se concluye que no se hizo validar la ecuación de dilatación lineal para el cobre y aluminio pero para el hierro galvanizado se concluye que se valido la ecuación de dilatación lneal  También se concluye que se pudo determino el coeficiente de dilatación lineal del hierro galvanizado haciendo validar la hipótesis mientras que

del cobre y del aluminio no se hizo validar la hipotesis para hacer validar los coeficientes de dilatación lineal  La recomendación para realizar la práctica correctamente es de poder realizar tanto el proceso de calentamiento y enfriamiento para los tres materiales y comparar estos resultados  Otras recomendaciones seria hacer un previo manejo tanto en calentamiento como enfriamiento para la toma de datos

Bibliografía : Guía de Experimentos de Física Básica II……………..............Ing. Febo Flores……………….1º edición Medidas y errores……………………………………………...…Ing. Alfredo Álvarez C……...edición 2014 Manual de tratamiento de datos en física experimental…......Ing. Manuel Soria R.................. 3º edición