Dilatación de cuerpos

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DILATACION TERMICA |
P R A C T I C A 2 |
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Objetivo

Que el alumno observe en el laboratorio la dilatación de los cuerpos.

Introducción

En la práctica de hoy, abordaremos el tema de dilatación térmica, conoceremos que es y a que se debe, además la mediremos experimentando su longitud antes, y después de aplicar calor; conoceremos a que se deben este tipo deaplicaciones físicas.
Tambien conoceremos que es la energía cinética y que sucede cuando esta aumenta.
Tambien aprenderemos las formas de dilatación que puede tener un cuerpo (lineal, superficial y cubica), conoceremos la diferencia entre la dilatación de sólidos y la de líquidos.

Teoría

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufreun cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio.

Causa de la dilatación
En un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente fija dentro de él. Cada átomo de la red cristalina vibra sometido a una fuerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo dependerá de la energía total de átomo o molécula. Alabsorber calor, la energía cinética promedio de las moléculas aumenta y con ella la amplitud media del movimiento vibracional (ya que la energía total será mayor tras la absorción de calor). El efecto combinado de este incremento es lo que da el aumento de volumen del cuerpo.
En los gases el fenómeno es diferente, ya que la absorción de calor aumenta la energía cinética media de las moléculas lo cualhace que la presión sobre las paredes del recipiente aumente. El volumen final por tanto dependerá en mucha mayor medida del comportamiento de las paredes.

Formas de dilatación
La dilatación de un cuerpo puede ser:
 
* Lineal: La que se verifica notoriamente respecto de su longitud. Es el caso de una varilla, un bulón, un riel, etc.
 

* Superficial: Se llama así la que se  observacon mayor amplitud en la superficie. Ejemplo: caso de losas de cemento, de chapas, etc.
 

* Cúbica: Este tipo de dilatación se verifica en el volumen del cuerpo, tal como puede ocurrir en un cuerpo esférico, en el aire encerrado en una pelota o un neumático o en los pistones de un motor de un automóvil.
 

En realidad, cuando un cuerpo se calienta se produce dilatación cúbica, perosegún la que resulte más evidente será considerada como lineal, superficial o cúbica.
 
DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS
La experiencia de los fenómenos que nos rodean nos permite deducir que por acción del calor los cuerpos se dilatan, es decir, aumentan su longitud, superficie o volumen.

Si observamos los rieles de los trenes notaremos, entre una vía y otra, algunos espacios libres. Asimismo enalgunas rutas se pueden detectar juntas de alquitrán entre losa y losa.

Los espacios libres o juntas de alquitrán permiten dilatarse al material respectivo (hierro, cemento, etc.) sin que salten las vías o las losas de cemento.
 

DILATACIÓN DE LOS LIQUIDOS
Como la forma de un fluido no está definida, solamente tiene sentido hablar del cambio del volumen con la temperatura. La respuesta de losgases a los cambios de temperatura o de presión es muy notable, en tanto que el cambio en el volumen de un líquido, para cambios en la temperatura o la presión, es muy pequeño. β representa el coeficiente de dilatación volumétrica de un líquido,
Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura, siendo su dilatación volumétrica unas diez veces mayor que la de los sólidos.
Sinembargo, el líquido más común, el agua, no se comporta como los otros líquidos. En la figura F, se muestra la curva de dilatación del agua. Se puede notar que, entre 0 y 4ºC el agua líquida se contrae al ser calentada, y se dilata por encima de los 4ºC aunque no linealmente. Sin embargo, si la temperatura decrece de 4 a 0ºC, el agua se dilata en lugar de contraerse. Dicha dilatación al decrecer...
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