Dilatacion, Calor y Temperatura

Dilatación volumétrica
Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que esaproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:

Esta última relación prueba que , es decir,el coeficiente de dilatación volumétrico es numéricamente unas 3 veces el coeficiente de dilatación lineal de una barra del mismo material.
La dilatación anómala del agua
El hecho de que el agua no siga la conducta de los demás cuerpos, en lo que a la dilatación se refiere, es providencial para la vida marina en las zonas árticas.
Si el hielo fuera más denso que el agua, en el momento en quese formaran cristales de hielo, estos irían al fondo del mar, quedando en contacto con la atmósfera otra capa de agua, repitiéndose el proceso indefinidamente hasta que toda el agua del mar quedara congelada. Sin embargo, el agua líquida es más densa que el hielo, quedando este en la superficie y sirviendo de capa protectora al agua que se encuentra por debajo, impidiendo que esta se congele.
Entodo caso, el agua que se encuentra en contacto con el hielo estará a una temperatura de 0 °C, demasiado baja para permitir la vida marina.
Más abajo, el agua a 4 °C presenta mayor densidad que a 0 °C, por lo que el agua del fondo estará más caliente que la que se encuentra en contacto con el hielo.
Esta pequeña diferencia de 4 °C es la que hace posible que en los mares árticos pueda haber vidamarina.

La dilatación anómala del agua
Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala.
La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos, se contrae. Pero con el agua esto no sucede así. Cuando el agua se congela, se dilata. Es decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma masade agua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua.
La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima (1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es menos denso. También es menos densa el agua más caliente.
Gracias a la dilatación anómala del agua es posible la vida en los ecosistemas acuáticos. En un lago de montaña, porejemplo, al llegar el invierno, el agua se congela. Pero como el hielo flota, solo se congela una delgada capa de agua, que queda en la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas temperaturas del exterior y así no llega a congelarse. Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno. En la naturaleza, normalmente, siempre hayagua líquida bajo el hielo.

Capacidad calorífica
La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura (SI: 1 K) de una determinada sustancia, (usando el SI).[1]Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por...