dilatacion

INTRODUCCIÓN

Los efectos más comunes que ocasionan las variaciones de temperatura en los cuerpos o sustancias son los cambios de sus dimensiones y los cambios de fases. Cuando nos referimos a cambios de dimensiones sin que se produscan cambios de fases hablamos de la dilatación del cuerpo, el cual se debe al aumento de temperatura y este se ve más en estos tiempos debido al calentamientoglobal.

En el presente trabajo se da a conocer la dilatación de los cuerpos centrándonos en los cuerpos sólidos.
Los objetivos de este trabajo son:
• Identificar los tipos de dilatación.
• Dar a conocer los diferentes tipos de dilatación de cuerpos sólidos.
• Explicar la importancia que tiene en la vida cotidiana así como en el campo de la Ingeniería Civil y Ambiental.

Este trabajo consta detres capítulos:
¬ Capitulo I: Nociones básicas de dilatación. En este capítulo se explica la definición de dilatación, los diferentes tipos de dilatación (solidos, líquidos, gaseosos) y las propiedades que existen.
Definición:
Llamamos dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoríade los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.

Dilatación de los sólidos
La dilatación es el cambio de cualquier dimensión lineal del sólido tal como su longitud, alto o ancho, que se produce al aumentar su temperatura. Generalmente se observa la dilatación lineal al tomar un trozo de material en forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio detemperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la longitud. Si la longitud de esta dimensión lineal es Lo, a la temperatura to y se aumenta la temperatura a t, como consecuencia de este cambio de temperatura, que llamaremos Δt se aumenta la longitud de la barra o del alambre produciendo un incremento de longitud que simbolizaremos como ΔLExperimentalmente se encuentra que el cambio de longitud es proporcional al cambio de temperatura y la longitud inicial. Lo. Podemos entonces escribir:

ΔL ∝ Lo. Δt

o bien que

ΔL =αot. Lo. Δt



figura 3.1.

Donde α es un coeficiente de proporcionalidad, que denominado “coeficiente de dilatación lineal ”, y que es distinto para cada material. Por ejemplo: Si consideramos que el incremento detemperatura, Δt = 1ºC y la longitud inicial de una cierta pieza, Lo = 1 cm consecuentemente el alargamiento será: ΔL = α.1cm .1ºC

Si efectuamos el análisis dimensional, advertimos que las unidades de α, estarán dadas por:

α = cm / cm. ºC = 1/ºC o bien ºC-1 ( grado -1); luego:



[3.1]

Operativamente, si designamos Lo a la longitud entre dos puntos de un cuerpo o de una barra a latemperatura de 0 ºC y L la longitud a la temperatura t ºC podemos escribir que:

ΔL = L – Lo

y

Δt = t – 0 = t ºC

Luego

L – Lo = αot. Lo t

De donde



[3.2]

A αot se le denomina coeficiente de dilatación lineal entre las temperaturas 0 y t, su valor, como se expresó anteriormente, es característico de la naturaleza de las sustancias que forma el sólido.

La experiencia demuestraque el coeficiente de dilatación lineal depende de la temperatura.

Se puede definir el coeficiente de dilatación lineal medio “αt”, como "el aumento que experimenta la unidad de longitud inicial, que se encuentra a una temperatura t cualquiera, cuando se aumenta en un grado dicha temperatura”, por eso este coeficiente de dilatación medio, dependerá del incremento de temperatura. El coeficientede dilatación lineal medio a una temperatura “ t ”, puede ser deducido a partir de la ecuación [3.1]



[3.3]

Donde:

αot = f(t) coeficiente de dilatación o expansión lineal

αt = f(Δt) coeficiente de dilatación lineal medio a una temperatura t

Resumiendo:



y



a presión constante

En general αt es igual al inverso de la longitud inicial por dl/dt, a presión constante....