Dilatación De Los Cuerpos

Todos los cuerpos sufren modificaciones en su nivel molecular, sin importar su estado (Líquido, Gaseoso o  Sólido) ya sea al recibir o ceder calor, dilatándose o contrayéndose. Por el momento analizaremos la Dilatación la naturaleza de la sustancia que compone ese cuerpo es la que determina el tipo de dilatación. Existen tres tipos de dilatación: Lineal, Superficial y Volumétrica.

Dilatación Lineal: Supongamos que el cuerpo  es sólido y de forma alargada y delgada, sufre cambios en todo el cuerpo ya que las moléculas que lo conforman se alteran de forma equitativa, sin embargo la modificación más notoria es en la longitud, por eso la llamamos dilatación lineal.

Ahora supongamos que una barra de aluminio de una longitud inicial (L₀) se encuentra en temperatura ambiental (T₀). Si aumentamos la temperatura de la barra con la flama de un mechero hasta una temperatura más alta que la ambiental (T), y si en ese momento se mide la longitud de la barra, se podrá observar que la longitud se incrementó en una cierta cantidad, todo esto se interpreta así:

DL= L₀ aDT

Donde:

DL es igual al cambio de longitud del cuerpo dilatado, el cual pide ser un incremento o decremento.

L₀ la longitud inicial del cuerpo

a Es la constante de dilatación según la tabla

DT es el cambio de la temperatura en el cuerpo dilatado, es decir, la temperatura final menos la temperatura inicial (T_f –T₀).

SUSTANCIA	a(1/ºC)
Aluminio	23 x 10-6
Cobre	17 x 10-6
Zinc	26 x 10-6
Vidrio (Común)	9 x 10-6
Vidrio (Pirex)	3.2 x 10-6
Plomo	29 x 10-6
Silice	0.4 x 10-6
Acero	11 x 10-6
Diamante	0.9 x 10-6

 El Uso de la predicción de la dilatación de los materiales es necesaria e importante para la vida humana, pues algunas actividades producen estos efectos, por ejemplo las vías de tren se dilata con el calor, también las banquetas, rejas, etc.

Dilatación Superficial:

Consideremos ahora el aumento o disminución del área provocado por el cambio de temperatura. Si la temperatura aumenta el objeto sufre una dilatación, por el contrario sufriría una contracción Tienes un área inicial (A₀) y una temperatura inicial (T₀).

Si la temperatura se elva (T), los lados del objeto sufren un incremento tanto a lo largo cono a lo ancho, ocacionando con esto un incremento en el área original:

DA= bA_{0 ·} DT              o          (A-A₀)=bA₀(T-T₀)

Donde:

DA es el incremento de área

DT es el cambio de temperatura

b Es el coeficiente de dilatación superficial

El coeficiente de dilatación superficial de un material es el doble de su coeficiente lineal. Con esto podemos deducir que si conocemos la dilatación lineal podemos saber la dilatación superficial con: b=2a

Dilatación volumétrica:

Tenemos una temperatura inicial y un volumen inicial y al cuerpo se le aumenta la temperatura, ocasionando un cambio en su volumen. El aumento de dicho volumen por un cambio en la temperatura nos conduce a la siguiente ecuación:

DV= gV_{0 ·} DT               o          (V-V₀)= gV₀(T-T₀)

Donde g es el coeficiente de dilatación volumétrica del material y, de modo semejante al anterior análisis, podemos decir ahora que g= 3a

Hay que señalar que los líquidos también se dilatan, fenómeno que se expresa con la misma fórmula que los sólidos y que tiene su propio coeficiente de dilatación volumétrica. Esto nos sirve, por ejemplo, cuando queremos ver si el liquido contenido en un vaso se va a derramar o no.

SUSTANCIA	a(1/ºC)
Alcohol Etílico	0.75x10-3
Bisulfato de Carbono	1.20 x10-3
Glicerina	0.49 x10-3
Mercurio	0.18 x10-3
Petróleo	0.90 x10-3