temperatura y dilatacion

TEMPERATURA

DEFINICION


La temperatura es la medida de la cantidad de energía
térmica poseída por un objeto.



Galileo desarrolló el primero instrumento para medir la
temperatura, fue refinado y calibrado por científicos
subsiguientes.



Las escalas Fahrenheit, Celsius y Kelvin son tres diferentes
T1 de energía térmica
sistemas para la medición
T2 >
(temperatura) basada en diferentesreferencias.
T1

ESCALAS TERMOMETRICAS
1.
2.
3.
4.

Escala centígrada
Escala Fahrenheit
Escala kelvin
Escala Rankine

dilatación lineal y
cúbica.
Los cambios de temperatura afectan el tamaño
de los cuerpos, pues la mayoría de ellos se
dilatan al calentarse y se contraen si se
enfrían. Los gases se dilatan mucho más que
los líquidos, y éstos más que los sólidos.

 En

los gases y líquidos laspartículas
chocan unas contra otras en forma
continua, pero si se calientan, chocarán
violentamente
rebotando
a
mayores
distancias y provocarán la dilatación. En los
sólidos las partículas vibran alrededor de
posiciones fijas; sin embargo al calentarse
aumentan su movimiento y se alejan de sus
centros de vibración dando como resultado la
dilatación. Por el contrario, al bajar la
temperatura laspartículas vibran menos y el
sólido se contrae.

Dilatación lineal y coeficiente de
dilatación lineal.
 Una

barra de cualquier metal al ser
calentada sufre un aumento en sus
tres dimensiones: largo, ancho y alto,
por lo que su dilatación es cúbica. Sin
embargo en los cuerpos sólidos, como
alambres, varillas o barras, lo más
importante es el aumento de longitud
que experimentan al elevarse latemperatura, es decir, su dilatación
lineal.

Coeficiente de dilatación
lineal.
 Es

el incremento de longitud que
presenta una varilla de determinada
sustancia, con un largo inicial de un
metro, cuando su temperatura se eleva
un grado Celsius. Por ejemplo: una varilla
de aluminio de un metro de longitud aumenta
0.00000224 metros 22.4 x 10-6 m) al elevar
su temperatura un grado centígrado. A esteincremento se le llama coeficiente de
dilatación lineal y se representa con la
letra griega alfa (α). Algunos coeficientes
de dilatación lineal de diferentes sustancias
se dan en el cuadro siguiente.

Coeficientes de dilatación lineal
de algunas sustancias.
 Sustancia
 Hierro
 Aluminio
 Cobre
 Plata
 Plomo
 Níquel
 Acero
 Zinc
 Vidrio

α (1/° C)
11.7 x 10 -6
22.4 x 10 -6
16.7 x 10 -6
18.3 x 10-6
27.3 x 10 -6
12.5 x 10 -6
11.5 x 10 -6
35.4 x 10 -6
7.3 x 10 -6

 Para

calcular el coeficiente de dilatación
lineal se emplea la siguiente ecuación:
 α= L f-Lo
Lo (T f – To)
Donde α= coeficiente de dilatación lineal
Lf = Longitud final medida en metros (m).
Lo = Longitud inicial medida en metros (m).
Tf = temperatura final medida en grados Celsius
(° C).
To = temperatura inicial en gradosCelsius (° C).

 Si

conocemos el coeficiente de
dilatación lineal de una sustancia y
queremos calcular la longitud final
que tendrá un cuerpo al variar su
temperatura, despejamos la longitud
final de la ecuación anterior:
 Lf = Lo[1 + α (Tf –To)]

Problemas de dilatación
lineal.
 1.-

A una temperatura de 15° C una varilla
de hierro tiene una longitud de 5 metros.
¿cuál será su longitud alaumentar la
temperatura a 25 ° C?
 Datos
Fórmula
 αFe = 11.7 x 10 -6 Lf = Lo[1 + α (Tf –To)]
 Lo = 5 m
Sustitución y resultado.
 To = 15° C Lf = 5 m[1+ 11.7 x 10 -6° C-1
 Tf = 25° C (25 ° C -15° C).
 Lf = ? Lf = 5.000585 metros.

se dilató 0.000585 m.

 2.-

¿Cuál es la longitud de un cable de cobre
al disminuir la temperatura a 14 ° C, si con
una temperatura de 42 ° C mide 416 metros?
Datos
Fórmula
 Lf =
Lf = Lo[1 + α (Tf –To)]
 Tf = 14 ° C Sustitución y resultado:
 To = 42 ° C Lf =416 m[1+ 16.7 x 10 -6 ° C
-1

 Lo

= 416 m (14 ° C-42 ° C) =415.80547
m
 αCu= 16.7 x 10 -6 ° C -1 Se contrajo 0.19453
m.

Consideraciones prácticas sobre
la dilatación.
 Como

la temperatura ambiente cambia
en forma continua durante el día, cuando
se construyen vías de ferrocarril, puentes
de...