5/14/2018 dilatometro - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dilatometro 1/4

 

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

Dilatómetro y CalorímetroWuilfran Peralta, Luis Díaz, Wesly Hernández, Moisés López.

Profesor Henry Núñez. Grupo CN1 – Mesa 5. 19-08-2011Laboratorio Física calor y ondas, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla Colombia.

Resumen

Se denomina dilatación térmica alaumento de longitud, volumen o algunaotra dimensión métrica que sufre uncuerpo físico debido al cambiode temperatura que se provoca en ella

por cualquier medio.Un método para determinar cuánto sedilata un material cualquiera, es por medio del dilatómetro a partir delcambio de temperatura el calcularacuanto se a dilato, así comoEl calorímetro es un instrumento quesirve para medir las cantidadesde calor suministradas o recibidas por los cuerpos.

Palabras claves

Dilatómetro, dilata, temperatura,calorímetro, calor, térmica.

Abstract

It is called thermalexpansion to increase length, volume or some other metric dimension suffers aphysical body due to temperaturechange that occurs in itby any means.  A method for determining how anymaterial expands, it is through thedilatometer from the calculated temperature change is to dilate as well as Thecalorimeter is an instrument usedto measure the amounts of  heat supplied or received by thebodies .

Key words

Dilatometer, dilates,temperature, calorimetric, heat,thermal.

1. Introducción

Construido por Diego Rostriaga,Madrid. Durante el s. XVIII nacen y seperfeccionan los primeros dilatómetros,permitiendo elaborar tablassuficientemente exactas de coeficientes

de dilatación lineal, muy utilizados por científicos e ingenieros en tiemposposteriores. Este fue utilizado comoinstrumento de demostración ya quepor su propia construcción eraimposible medir   con precisión loscoeficientes de dilatación lineal dedistintos materiales

2. Fundamentos Teóricos

Dilatómetro es un instrumento

científico para medir el cambio delvolumen. Son instrumentos utilizadospara medir la expansión/contracción relativa de sólidos endiferentes temperaturas.

Un uso familiar de dilatómetro es eltermómetro de mercurio, en el cual elcambio en el volumen de la columnadel líquido se lee de una escalagraduada. Porque el mercurio tiene unaexpansión termal bastante constante

sobre gamas de temperaturasnormales, los cambios de volumen sepueden relacionar directamente con latemperatura.

La expansión térmica es definida

por 

Es así como su definicióntermodinámica es también unparámetro importante de la ingeniería.

Los dilatómetros han sido usados

para control de calidad en materiales oen producción. 

1

5/14/2018 dilatometro - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dilatometro 2/4

 

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

El calorímetro es un instrumento quesirve para medir las cantidadesde calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve paradeterminar el calor específico de uncuerpo, así como para medir lascantidades de calor que liberan oabsorben los cuerpos.

El tipo de calorímetro de uso más

extendido consiste en un envasecerrado y perfectamente aislado conagua, un dispositivo para agitar yun termómetro. Se coloca una fuentede calor en el calorímetro, se agita elagua hasta lograr el equilibrio, y elaumento de temperatura se compruebacon el termómetro. Si se conoce lacapacidad calorífica del calorímetro(que también puede medirse utilizando

 

una fuente corriente de calor), la

 

cantidad de energía liberada puede

calcularse fácilmente. Cuando la fuentede calor es un objeto caliente detemperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando elobjeto. El calor latente, que no estárelacionado con un cambiode temperatura, es la energía térmicadesprendida o absorbida por unasustancia al cambiar de un estado aotro, como en el caso de líquido a

sólido o viceversa. Cuando la fuente decalor es una reacción química, como

sucede al quemar un combustible, lassustancias reactivas se colocan en unenvase de acero pesado llamadobomba. Esta bomba se introduce en elcalorímetro y la reacción se provocapor ignición, con ayuda de una chispaeléctrica.

3. Desarrollo experimental

Funcionamiento básico

Muchos calorímetros utilizan elprincipio de carga dual, en el cual unaabsorbe mientras que la segunda actúacomo temperatura de referencia.

El sensor de temperatura registra ladiferencia entre las temperaturas de lasdos cargas.

En teoría los efectos de lasfluctuaciones de la temperatura externase cancelan debido a la simetría, sin

embargo si los alrededores no tienenuna temperatura uniforme el gradientede temperatura puede causar error.

El elemento de absorción de la cargaes usualmente un thin film resistor,aunque dieléctricos de bajas pérdidasson usados para las versiones de guíasde ondas. El sensor de temperatura esmontado en el lado de afuera de lacarga en una posición donde no esinfluenciado directamente por los

campos electromagnéticos. Siendoésta una de las características

2

5/14/2018 dilatometro - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dilatometro 3/4

 

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

distintivas de un calorímetro y esesencial para su alta precisión.

4. Cálculos y análisis DeResultados

Dilatación lineal

El coeficiente de dilatación lineal,designado por αL, para una dimensiónlineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando elvalor de dicha magnitud antes ydespués de cierto cambio detemperatura como:

Donde ΔL, es el incremento de suintegridad física cuando se aplica un

pequeño cambio global y uniforme detemperatura ΔT  

 

a todo el cuerpo. Elcambio total de longitud de ladimensión lineal que se considere,puede despejarse de la ecuaciónanterior:

Donde:

α=coeficiente de dilataciónlineal [°C-1]

L0 = Longitud inicialLf  

 

= Longitud final

T 

 

0  

 

= Temperatura inicial.

T 

 

f  

 

= Temperatura final

Dilatación volumétrica

Es el coeficiente de dilataciónvolumétrico, designado por αV 

 

, se mideexperimentalmente comparando elvalor del volumen total de un cuerpoantes y después de cierto cambio de

temperatura como, y se encuentra que

en primera aproximación viene dadopor:

Experimentalmente se encuentra queun sólido isótropo tiene un coeficientede dilatación volumétrico que esaproximadamente tres veces elcoeficiente de dilatación lineal. Estopuede probarse a partir de la teoría de

la elasticidad lineal. Por ejemplo si se

 

considera un pequeño prismarectangular (dedimensiones: L x 

 

, Ly  y Lz 

 

), y se somete aun incremento uniforme detemperatura, el cambio de volumenvendrá dado por el cambio dedimensiones lineales en cada dirección:

Esta última relación pruebaque , es decir, el coeficientede dilatación volumétrico esnuméricamente unas 3 veces elcoeficiente de dilatación lineal de unabarra del mismo material.

5. Conclusiones

Para determinar el coeficiente de dilataciónde un material es recomendable utilizar eldilatómetro como instrumento de mediciónpor el cual se determina el coeficiente delmaterial a medir.

Bibliografía

1. Dilatómetro [en línea]. Colombia,

Disponible en:<http://castilforte.wordpress.com/tag/

3

5/14/2018 dilatometro - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dilatometro 4/4

 

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

dilatometro/> [consulta: 15 de Agosto

del 2011].

2. Dilatómetro [en línea]. Colombia,

Disponible en:<

http://copernico.escuelaing.edu.co/l

pinilla/www/protocols/MATE/PROT

OCOLO%20DILATOMETRO.pdf >

[consulta: 15 de Agosto del 2011].

3. Dilatación térmica [en línea].

Colombia, Disponible en:<

http://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci

%C3%B3n_t%C3%A9rmica >

[consulta: 15 de Agosto del 2011].

4