Energía Térmica

 Energía Térmica
La dilatación térmica es el proceso por el cual los cuerpos aumentan su volumen cuando se aumenta su temperatura.
Cuando en lugar de aumentar, la temperatura disminuye, el volumen del cuerpo también lo hace, hablándose en estos casos de contracción térmica.
Estos fenómenos son especialmente importantes a la hora de fabricardeterminadas estructuras como por ejemplo las vías de tren. Las industrias que fabrican los rieles los entregan con una longitud de unos 12 m. Es necesario unirlos (generalmente abulonados) para formar las vías. Durante el día la temperatura ambiente que pueden llegar a soportar ronda entorno a los 40° e incluso el acero puede alcanzar una temperatura muy superior. Dicha temperatura provocadilataciones en las vías favoreciendo que en las uniones se provoquen deformaciones. Por esta razón, justamente en dichas uniones se deja una separación de unos 5 mm denominados junta de dilatación.
Dilatación de sólidos
De entre los estados de agregación de la materia estudiados, el estado sólido es el que tiene las fuerzas de cohesión más fuertes, por lo que resulta más dificil observar la dilatación queen líquidos y gases. En función del número de dimensiones que predominan en el cuerpo, podemos distinguir tres casos:
1. Dilatación lineal
2. Dilatación superficial
3. Dilatación volumétrica

1) Dilatación lineal
Se produce cuando predomina una dimensión frente a las otras dos. Ejemplos de cuerpos que se dilatan linealmente son: varillas, alhambres, barras...
La dilatación lineal de un cuerpoviene dada por la expresión:
l=l0⋅(1+λ⋅∆T)
Donde:
l, l0 : Longitud final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro ( m )
λ: Coeficiente de dilatación lineal. Es específico de cada material y representa el alargamiento que experimenta la unidad de longitud de un sólido, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el SistemaInternacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
∆T: Incremento de temperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ), aunque también se usa el ºC
Valores típicos del coeficiente de dilatación
El coeficiente de dilatación en el caso de los líquidos suele mantenerse constante para cambios de temperatura ∆T menores de 100 grados. Algunos valorestípicos para el coeficiente de dilatación lineal son:
Material
Coeficiente dilatación lineal λ ( K-1 o ºC-1 )
Plata
3·10-5
Plomo
2.9·10-5
Zinc
2.6·10-5
Aluminio
2.4·10-5
Cobre
1.7·10-5
Oro
1.5·10-5
Vidrio
0.9·10-5
Diamante
0.12·10-5
Cuarzo
0.04·10-5
2) Dilatación superficial
Se produce cuando predominan dos dimensiones (una superficie) frente a una tercera. Ejemplos de cuerpos que se dilatansuperficialmente son: láminas, planchas...
La dilatación superficial de un cuerpo viene dada por la expresión:
S=S0⋅(1+σ⋅∆T)
Donde:
S, S0 : Área final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro al cuadrado ( m2 )
σ: Coeficiente de dilatación superficial. Es específico de cada material y representa el aumento de superficie de un sólido de áreaunidad, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
∆T: Incremento de temperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ) , aunque también se usa el ºC
3) Dilatación volumétrica o cúbica
Se produce cuando las tres dimensiones del cuerpo son igualmente relevantes.Ejemplos de cuerpos que se dilatan de modo volumétrico son: los dados del parchís, o las estatuas de los jardines...
La dilatación volumétrica de un cuerpo viene dada por la expresión:
V=V0⋅(1+γ⋅∆T)
Donde:
V, V0 : Volumen final e inicial respectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro al cubo ( m3 )
γ: Coeficiente de dilatación volumétrica o cúbica. Es...