DILATACIÓN TÉRMICA

De una forma general, cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo (sólido o líquido), aumentamos la agitación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto causa un alejamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo (dilatación térmica). Por otra parte, una disminución en la temperatura de un cuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones  (construcción térmica)

Tipos de dilatación térmica

•         I.            Dilatación lineal.
•       II.            Dilatación superficial.
•     III.            Dilatación volumétrica.

Dilatación lineal: 

es el incremento relativo de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia, con un largo inicial de un metro, cuando su temperatura se eleva un grado Celsius.

Si se conoce el coeficiente de dilatación lineal, la ecuación para determinar la longitud final de producida por una dilatación lineal es la siguiente:

Donde:

L_f = Longitud final en metros (m)

L_o = Longitud inicial en metros (m)

T_f = Temperatura final en °C

T_o = Temperatura inicial en °C

α = Coeficiente de dilatación lineal en 1/ °C

Dilatación superficial.

Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación del área del cuerpo, es decir, incrementa sus dimensiones del área en la misma proporción.

Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar una placa metálica de área inicial “A₀ “ y temperatura inicial “T_o”. Si la calentáramos hasta la temperatura final “T_f”, su área pasará a tener un valor final igual a “A_f ”.

Donde:

A_f = Área final en  (m²)

A_o = Área inicial en  (m²)

T_f = Temperatura final en °C

T_o = Temperatura inicial en °C

γ = Coeficiente de dilatación superficial en 1/ °C

Por su parte, el coeficiente se dilatación superficial, será dos veces mayor que el coeficiente de dilatación lineal.

γ= 2α

Dilatación volumétrica o cúbica.

Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo.

Para estudiar este tipo de dilatación, podemos imaginar un cubo metálico de volumen inicial V₀ y la temperatura inicial “T_o”. Si lo calentamos hasta la temperatura final, su volumen pasará a tener un valor final igual a V_f.

La dilatación volumétrica ocurrió de forma análoga a la de la dilatación lineal; por tanto podemos obtener las siguientes ecuaciones:

Donde:

V_f = Volumen final en (m³)

V_o = Volumen inicial en  (m³)

T_f = Temperatura final en °C

T_o = Temperatura inicial en °C

β = Coeficiente de dilatación cúbica en 1/ °C

Por su parte, el coeficiente se dilatación cúbica o volumétrica, será el triple mayor que el coeficiente de dilatación lineal.

β= 3α

Ejemplo de dilatación térmica.

REFERENCIAS :

La guía de Física http://fisica.laguia2000.com/conceptos-basicos/dilatacion-termica#ixzz46QXWfSet 

Pérez Montiel, Héctor. Física 2. México, 2a Ed., Grupo Editorial Patria Cultural, 2013.