Dilatación
Entre los efectos físicos que se producen las variaciones de temperatura cabe destacar las dilataciones de los cuerpos.
Cuando un objeto aumenta de temperatura, ya sea sólido, líquido o gaseoso, en general se dilata.
En los termómetros líquidos se utiliza una de las propiedades de las sustancias (del mercurio , el aumento del volumen cuando aumenta la temperatura, este fenómeno se conoce como “Dilatación Térmica”.
Los termómetros de la temperatura ambiental aprovechan la distininta dilatación que sufren el capilar de vidrio y el alcohol coloreado que contiene (si ambos tuvieran la misma dilatación no habría desplazamiento relativo de la columna líquida respecto a la escala grabada en el vidrio del capilar); los termómetros de laboratorio y los clínicos sustituyen el alcohol por el mercurio.
Dilatación lineal Al calentar una barra metálica esta aumenta su longuitud.
Este alargamiento es la dilatación lineal y es directamente proprcional al aumento de la temperatura.
△l=li α △T
Donde:
△l-Dilatación lineal
li- Longuitud Inicial
α- Coeficiente de dilatación lineal (Tabla de coeficienteshasta abajo)
△T-Cambio de temperatura.
A continuación se muestra las fórmulas que se utilizaran para la dilatación lineal:
li= △l α=△l △T= △l Tf= △l +Ti Ti=Tf- △l lf=li α △T+li
α△ li△T liα liα liα
Ejercicios:
1) Una bara de 20m de Platón a 35°C ve incrementada su temperatura a 100°C. ¿Cuál será su nueva longuitud?
△l=li α △T
△l=20m(1.9x10^-5)(65°C)
△l=0.247
If= 20+0.247= 25.046 ------->
Tf
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Dilatación superficial Podemos tener cuerpos en los cuales solo nos interese la superficie, que como su nombre se puede explicar son de 2 dimensiones
.
En la dilatación por superficie consideramos como cambia el área de dicho objeto.
△s=Ai δ △T
Donde:
△s-Cambio de superficie
Ai- Áreal inicial
δ- 2α (Tabla de coeficientes hasta abajo)
△T-Cambio de temperatura
A continuación se muestra las formulas que se utilizaran para la dilatación superficial:
Ai= △s δ= △s △T= △s Tf= △s +Ti Ti=Tf- △s
δ△T Ai△T Aiδ Aiδ Aiδ
Ejercicios:
1) A 20°C una placa rectangular de hierro tiene longuitudes de 22cmx12cm. ¿Cuál será su nueva área a 105°C?
△s=Ai δ △T
△s=(22x12)(2.4x10^-5)(85°C)=0.53
Af=264cm^2+0.53cm^2
Af=264.53cm^2
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Dilatación Volumétrica
Como los objetos se dilatan a lo ancho, a lo largo y a su altura, tendremos que analizarlos con respecto a la variación de su vólumen.
△v=Vi β △T
Donde:
△v-Cambio de vólumen
Vi-Vólumen inicial
β- 3α (Tabla de coeficientes hasta abajo)
△T-Cambio de temperatura.
A continuación se muestra las formulas que se utilizaran para la dilatación superficial:
Vi= △v β = △v △T= △v Tf= △s +Ti Ti=Tf- △s
β △T Vi△T Viβ Viβ Viβ
Ejercicios:
1) A 35°C un cubo de cobre con longuitudes de 14cm de arista. ¿Cuál será su nueva area a 82°C?
△v=Vi β △T
△v=14x14x14 (5.1x10^-5)(47°)=6.57
Af=18028.08
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Tabla de coeficiente de dilatación
Mercurio 6.1x10^-5
Aluminio 2.5x10^-5
Hierro 1.2x10^-5
Platón 1.9x10^-5
Cobre 1.7x10^-5
Plata 2.0x10^-5
¿Sabías que la Torre Eiffel no mide lo mismo en invierno que en verano?
Durante el invierno, por el frío, la Torre Eiffel encoge 6 centímetros. El calor dilata los cuerpos, por lo cual la altura de una construcción de hierro (como es la torre eiffel) no puede ser la misma a diferentes temperaturas.
Una varilla de hierro de 300 metros de longitud se alarga 3 milímetros cuando se calienta un grado. En igual proporción deberá aumentar la altura de la torre Eiffel cuando su temperatura asciende un grado centígrado.
Cuando hace calor en París, el hierro de la torre se puede calentar hasta 40°C, y en invierno a 0°, e incluso a 10°C bajo 0. Digamos entonces que la temperatura de la torre sufre una variación de 40 o más grados. Esto quiere decir que la altura de la torre Eiffel puede variar en 12 centímetros (porque 3 milímetros multiplicado por 40, que es la variación de temperatura, es igual a 120 milímetros, o sea 12 centímetros).
Este video es un experimento que explica de manera fácil como se lleva a cabo la dilatación.
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