Dilatacion De Los Liquido

Dilatación de los Cuerpos

MSc. Guillermo Moncada

La mayoría de los cuerpos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.

Al calentar un cuerpo, las moléculas se mueven más rápido, chocan fuertemente y se separan entre ellas.

Para explicar este comportamiento, podríamos imaginar una pista de baile, en ella pueden caber muchas personas si se encuentran muy juntas y no se mueven, pero si ahora bailan despacio, entonces, ocupan más campo y chocan entre ellas; si bailan más rápidamente ocuparán aún mayor espacio y los choques serán más frecuentes.

Con las moléculas ocurre algo parecido, entre más rápido se muevan más espacio ocuparán y más choques habrá. La semejanza entre el baile y el movimiento molecular puede utilizarse para describir lo que se denomina la dilatación térmica de los cuerpos, pues, la transmisión de energía térmica da lugar a que la materia se expanda.

Esta semejanza podría servir para explicar el comportamiento de los sólidos, de los líquidos y de los gases, los cuales se dilatan al calentarse y una gran mayoría de ellos, que se contraen al enfriarse. En este último caso, las moléculas se mueven más despacio y se juntan debido a su mutua atracción.

Los constructores de casas, puentes, edificios y carreteras deben tomar en cuenta los efectos de la dilatación térmica.

Por ejemplo, cuando se construye un piso de madera, se deja espacio entre los extremos y las paredes de la habitación.

El espacio se deja para prevenir que la dilatación térmica pueda ocasionar torceduras o fracturas en la madera del piso; este espacio generalmente no se nota porque está cubierto por el rodapié.

En la construcción de aceras, se suelen dejar secciones divididas por hendiduras que generalmente contienen una masilla flexible hecha a base de un material blando, cuyo propósito es permitir la dilatación térmica.

DILATACIÓN DE CUERPOS

Todos los cuerpos materiales (sólidos, líquidos y gaseosos) experimentan una dilatación de su volumen cuando aumenta su temperatura interna. Dependiendo de la sustancia, cada una posee diferente comportamiento, el cual se registra con un coeficiente de dilatación específico para cada material. A excepción de los gases, se presentan tres tipos de dilatación para cuerpos sólidos y líquidos:

DILATACIÓN LINEAL

Es el incremento de la longitud (Primera Dimensión) de un cuerpo en forma de barra por su aumento interno de temperatura. Se llama Coeficiente de Dilatación Lineal (K) al incremento de longitud que experimenta la unidad de longitud al aumentar su temperatura en 1°C.

Nota: La unidad de medida de K es 1/°C, o también °C-1.

Su fórmula es:

LF: Longitud final

LO: Longitud Inicial

TF: Temperatura final

TO: Temperatura inicial

DILATACIÓN SUPERFICIAL

Es el incremento del área (Segunda Dimensión) de un cuerpo en forma plana por su aumento interno de temperatura. Se llama Coeficiente de Dilatación Superficial (KS) al incremento del área que experimenta la unidad de superficie al aumentar su temperatura en 1°C.

El coeficiente de dilatación superficial KS es igual al doble del coeficiente de dilatación lineal del mismo material, o sea:

KS = 2*K

Su fórmula es:

AF: Área final

AO: Área Inicial

TF: Temperatura final

TO: Temperatura inicial

DILATACIÓN CÚBICA

Es el incremento del volumen (Tercera Dimensión) de un cuerpo en forma de un sólido geométrico por su aumento interno de temperatura. Se llama Coeficiente de Dilatación Cúbico (KC) al incremento del volumen que experimenta la unidad de volumen al aumentar su temperatura en 1°C.

El coeficiente de dilatación cúbico KC es igual al triple del coeficiente de dilatación lineal del mismo material, o sea:

KC = 3 * K

Su fórmula es:

VF: Volúmen final

VO: Volúmen Inicial

TF: Temperatura final

TO: Temperatura inicial

VARIACIÓN DE LA DENSIDAD

Aunque cambie el volumen de un cuerpo por una dilatación cúbica, su masa permanece constante, variando sólo su densidad. Este cambio se determina por la fórmula:

dF: Densidad final

dO: Densidad Inicial

K: Coeficiente de dilatación de la sustancia

TF: Temperatura final

TO: Temperatura inicial

DILATACIÓN ANORMAL DEL AGUA

Normalmente, cuando disminuye la temperatura de un líquido, éste se contrae de acuerdo con el principio de la dilatación cúbica. Sin embargo, existe una gran excepción con el agua, ya que:

El agua se contrae cuando su temperatura aumenta desde 0°C hasta 4°C.

Luego de los 4°C, el agua se comporta de forma normal, aumentando su volumen según se incremente la temperatura. Por lo tanto: El agua líquida tiene su mayor densidad a los 4°C y no a los 0°C como era de esperarse.

Esto trae como consecuencia que:

El agua es la única sustancia en la que el hielo puede flotar sobre el líquido, debido a que el hielo es menos denso que el agua.

Gracias a esta importante propiedad por ejemplo: El agua de los lagos sólo se congela en la superficie cuando llega el invierno, conservando dentro del estanque agua líquida, que mantiene la vida de los pecesy animales que lo habitan.

Nota: Sólo una décima parte del hielo se asoma afuera de la superficie del agua; el resto se mantiene sumergido.

Tipos de Dilatación

Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente experimentan un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatación térmica.

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse;1 este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación térmica.

Dilatación de los sólidos :

En las construcciones de puentes, viaductos, edificios, ….. existen

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