DILATACION

FRIDA YUNUEN SAAVEDRA VILLA

PROF. SALVADOR ABURTO

PREFECO MELCHOR OCAMPO

Dilatación lineal La dilatación es un efecto natural muy conocido y que ocurre

cuando las dimensiones de los cuerpos aumentan en presencia de la elevación de la temperatura, salvo algunas excepciones que veremos mucho más adelante o quizá en otro post. Lo curioso de la dilatación es que cuando este fenómeno ocurre, después de cierto tiempo y que la temperatura vuelve a su estado original o normal, todo cuerpo dilatado vuelve a su estado inicial.

¿Por qué ocurre la dilatación? Si bien la dilatación es un fenómeno natural

pero con una determinada explicación, y esto se basa desde su origen, es decir; todo lo que ocupa un lugar en el espacio tiene masa y a su vez esta formada por un conjunto de átomos.

Recordar: En los sólidos los átomos están demasiados juntos y ordenados unos a otros, eso da que tenga la forma estructural que lo caracteriza, también conocida como red cristalina del sólido. 

Al conservar esa estructura, los átomos al elevarse la temperatura tienden a separarse a cierta distancia unos a otros, eso ocasiona que el sólido aumente de tamaño, es decir: que se dilate

Al analizar el fenómeno, establezcamos que la barra de aluminio está en condiciones iniciales, es decir, a temperatura inicial, y longitud inicial.

Para ello, le pongamos nombre.

 Longitud Inicial Lo Temperatura Inicial to

Por lo contrario

 Longitud Final L Temperatura Final t

Los científicos empezaron a medir distintas barras con diferente material para ver el comportamiento que tenían al someterse a diferentes cambios de temperatura, entonces se dieron cuenta que la dilatación, depende de la longitud inicial y del aumento de temperatura, siendo proporcional a ambos, es decir.

0L L t Esto quiere decir que, esa ecuación nos permite calcular la dilatación de cualquier dimensión lineal…

L = Lf - LoLa diferencia de longitud, entra la final y la inicial está dada por la ecuación

0

LL t

El coeficiente es una propiedad del material

Aplicaciones de la dilatación

Junta de dilatación

Tira bimetálica

Latón

Latón

Hierro Hierr

o

Las juntas de dilatación son necesarias para permitir que el concreto se dilate, y las tiras bimetálicas se pueden usar como termostatos o para abrir y cerrar circuitos.

Dilatación superficialEs aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación del área del cuerpo debido a la intervención de un cambio de temperatura.

Cuando un cuerpo recibe calor, sus partículas se mueven más deprisa, por lo que necesitan más espacio para desplazarse y, por tanto, el volumen del cuerpo aumenta

Donde:A-Ao  = incremento de área

Ao = área del objeto antes de su dilatación

T2-T1 = diferencia de temperaturas

2ª = Ɣ

Este fenómeno se representa con la siguiente fórmula;A-Ao = 2aAo(T2-T1)

Este último se conoce como el coeficiente medio de expansión de área o de dilatación superficial; se puede obtener multiplicando el coeficiente de dilatación térmica por 2.

Dilatación de área

La dilatación de área es análoga a la ampliación de una fotografía.

El ejemplo muestra una tuerca caliente que se encoge para un firme ajuste después de enfriarse.

Dilatación al calentarse.

A0 A

Cálculo de dilatación de área

W

L

L

Lo

Wo

W

A0 = L0W0 A = LW

L = L0 + L0 t W = W0 + W0 t

L = L0(1 + t ) W = W0(1 + t

A = LW = L0W0(1 + t)2 A = A0(1 + 2 t)

Dilatación de área: A = 2A0 t

Dilatación volumétrica La dilatación volumétrica se presenta en el estado liquido y su concepto y fórmula son los mismos, solo que en lugar de trabajar con longitudes se trabaja con volúmenes, los cuales deben ser dados en cm3, es muy común que cuando se habla de dichos volúmenes se expresen en unidades de capacidad, pero el   (coeficiente de dilatación volumétrica) nos señala que debe de haber transformación a cm3 con la siguiente equivalencia:

Todas las leyes de física tienen una fórmula y consecuentemente una definición: 

“LA DILATACIÓN VOLUMÉTRICA QUE SE PRESENTA EN UN LIQUIDO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE VOLÚMENES E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL VOLUMEN INICIAL MULTIPLICADO POR LA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS”

En estos casos, las temperaturas podrán ser dadas en °f, °k, °r, los cuales deberán ser convertidos a °C.

El incremento de volumen de un cuerpo puede calentarse mediante la expresión matematiza:

V-Vo = 3aVo(T2-T1)

Donde:

V-Vo  = incremento de volumen3a      = coeficiente de expansión volumétricaVo      = volumen inicial (antes de la dilatación)T2-T1 = incremento de temperatura