COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA.

COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA.

La dilatación térmica o coeficiente  es un fenómeno el cual hace que los materiales varíen en sus dimensiones con respecto a la variación de temperatura y además es una propiedad intrínseca de los materiales que está directamente relacionada con la energía de los enlaces químicos. También se puede definir como una propiedad que indica el grado de dilatación de un material cuando es calentado y tiene unidades del recíproco de la temperatura °C-1.[pic 1]

Para ilustrar de manera sencilla el este concepto usemos como ejemplo que el valor de   es , esto significa que la longitud del objeto cambia 5 millonésimas su valor original por cada grado Celsius de variación de temperatura. Cabe mencionar que la dilatación térmica es un proceso reversible, ya que cuando el material recupera la temperatura inicia, también recupera sus dimensiones y forma originales.[pic 4][pic 2][pic 3]

Todas las sustancias (salvo raras excepciones como el agua, antimonio o bismuto) se dilatan al estar expuestas a un aumento de temperatura. Esta dilatación normalmente es muy pequeña pero sin duda muy importante. Existen distintos tipos de dilatación térmica, los cuales son;

• Dilatación lineal: para lograr comprender este concepto tomemos el ejemplo mencionado en el libro de Richard G. Budynas y J. Keith Nisbett, el cual dice lo siguiente: imaginemos una barra, en la cual al incrementar la temperatura en un valor que denominaremos , la  (longitud inicial) aumenta , esto está representado por la siguiente expresión:[pic 5][pic 6][pic 7]

[pic 8]

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La constante de proporcionalidad  se denomina coeficiente de dilatación lineal. Este es una propiedad de cada sustancia.[pic 10]

• Dilatación superficial: para este otro concepto basémonos en el siguiente ejemplo propuesto por el dto. De física aplicada de la EUAT; sea una lámina rectangular homogénea e ^[1]isótropa   cuyo espesor sea muy pequeño comparado con su superficie inicial  . Un incremento de temperatura  provocará un incremento en la superficie. Expresado de la siguiente manera:[pic 13][pic 11][pic 12]

[pic 14]

          En este ejemplo el factor  recibe el nombre de coeficiente de dilatación superficial.[pic 15]

• Dilatación cubica: en este último caso nos guiaremos del siguiente razonamiento: un volumen paralepipédico homogéneo e isótropo de volumen inicial , sometido a un incremento de temperatura  sufrirá un incremento de volumen a como se expresa en la siguiente ecuación:[pic 16][pic 17]

[pic 18]

El factor  recibe el nombre de coeficiente de dilatación cubica. [pic 19]

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Un dato muy importante es que la dilatación de los líquidos suele ser mayor que la de los sólidos, también debemos saber que generalmente los coeficientes de dilatación son positivos. Un caso excepcional es el agua, cuyo volumen disminuye si la temperatura aumenta de 0°C a 4°C. Para incrementos de temperatura a partir de 4°C el volumen aumenta.

A continuación se presentan algunas tablas que nos dan a conocer los coeficientes de dilatación de algunos materiales.

Coeficientes medios lineales para el intervalo de temperatura de 0°C a 100°C.

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