DILATACIÓN DE CUERPOS (LINEAL, SUPERFICIAL, VOLUMÉTRICA)
La dilatación térmica se refiere a el fenómeno en el cual los cuerpos experimentan un cambio en sus dimensiones físicas debido al aumento o la disminución de la temperatura. La magnitud de las dimensiones de un cuerpo depende de las propiedades térmicas de su material y de la variación de temperatura. Hay tres tipos principales de dilatación térmica: lineal, superficial y volumétrica, además de un fenómeno especial relacionado con la dilatación irregular del agua. A continuación, estudiaremos cada uno de estos tipos de dilatación.
DILATACIÓN DE CUERPO LINEAL
La dilatación lineal de un cuerpo es el aumento en una dimensión (longitud) de un material cuando se somete a un cambio de temperatura. Este fenómeno ocurre porque las partículas que componen el material se mueven más cuando la temperatura aumenta, causando que el material se expanda..
Ejemplos de Dilatación Lineal
1. Vigas de Metal en Puentes:
Las vigas de acero en los puentes se expanden y contraen con los cambios de temperatura. Para evitar que estas dilataciones causen daños, los puentes están diseñados con juntas de dilatación que permiten este movimiento.
2. Cables Eléctricos:
Los cables de electricidad entre los postes pueden verse más tensos en invierno y más flojos en verano debido a la dilatación y contracción por los cambios de temperatura.
3. Rieles de Ferrocarril:
Los rieles de trenes se expanden en verano y se contraen en invierno. Para acomodar esta variación, los rieles tienen espacios entre ellos, conocidos como juntas de dilatación, que permiten el movimiento sin deformarse o causar accidentes.
4. Tubos de Plomería:
Las tuberías de agua pueden expandirse cuando el agua caliente las atraviesa. Esto puede causar que se doblen o rompan si no se han instalado adecuadamente.
Aplicación en la Vida Cotidiana
- Termómetros de Mercurio:
Los termómetros de mercurio utilizan la dilatación lineal del mercurio para medir la temperatura. A medida que la temperatura aumenta, el mercurio se expande y sube por el tubo de vidrio, indicando la temperatura.
- Pavimentos de Carreteras:
Las carreteras están diseñadas con juntas de dilatación para evitar que las grietas se formen debido a la expansión y contracción del material del pavimento por los cambios de temperatura.
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DILATACIÓN DE CUERPOS SUPERFICIAL
La dilatación superficial es el fenómeno físico por el cual un cuerpo experimenta un aumento en su área superficial cuando se incrementa su temperatura. Este proceso ocurre debido a la expansión térmica de los materiales, donde las partículas del cuerpo adquieren mayor energía cinética y tienden a separarse unas de otras.
Ejemplos de dilatación superficial:
1. Puentes metálicos:
- Los puentes metálicos están diseñados con juntas de dilatación que permiten que las superficies metálicas se expandan y contraigan con los cambios de temperatura sin causar daños estructurales.
2. Placas solares:
- Las superficies de los paneles solares se expanden durante el día cuando están expuestas al calor del sol y se contraen durante la noche. Esto requiere materiales y diseños que puedan acomodar estas variaciones.
3. Cubiertas de edificios:
- Las cubiertas de metal o de materiales compuestos en los edificios también sufren dilatación superficial debido a la exposición directa al sol. Los diseñadores deben considerar esta dilatación para evitar problemas estructurales o de impermeabilidad.
4. Pistas de aterrizaje y carreteras:
- Las superficies de las pistas de aterrizaje y las carreteras pueden dilatarse con el calor del sol. Por eso se dejan pequeños espacios entre las secciones de pavimento para permitir esta expansión sin causar grietas.
Estos ejemplos muestran la importancia de tener en cuenta la dilatación superficial en el diseño y mantenimiento de diversas estructuras y objetos que están expuestos a variaciones de temperatura.
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DILATACIÓN DE CUERPOS VOLUMÉTRICA
La dilatación volumétrica de los cuerpos se refiere al aumento del volumen que experimenta un material cuando se somete a un cambio de temperatura. Esto sucede porque las partículas que componen el material tienden a separarse más entre sí cuando se calientan, ocupando más espacio.
Ejemplos de Dilatación Volumétrica.
1. Termómetros de Mercurio: El mercurio en un termómetro se expande volumétricamente cuando se calienta, lo que hace que el nivel de mercurio suba en el tubo de vidrio, permitiendo medir la temperatura.
2. Líquidos en General: La mayoría de los líquidos, como el agua, se expanden cuando se calientan. Por ejemplo, cuando se calienta agua en una olla, el volumen del agua aumenta y puede causar que se derrame si la olla está llena.
3. Puentes y Estructuras Metálicas: Los materiales metálicos en los puentes y otras estructuras se expanden con el calor. Por eso, los ingenieros dejan pequeños espacios de expansión, llamados juntas de dilatación, para permitir este movimiento y evitar daños estructurales.
4. Gases en Globos: Un globo inflado con aire se expandirá cuando se caliente, debido a la dilatación volumétrica del aire en su interior. Esto puede hacer que el globo se hinche más.
5. Materiales Sólidos: Aunque la dilatación volumétrica es menos perceptible en sólidos que en líquidos y gases, aún ocurre. Por ejemplo, una bola de metal puede aumentar ligeramente de tamaño cuando se calienta, y esto se utiliza en técnicas de ajuste de piezas en la industria.
En resumen, la dilatación volumétrica es un fenómeno fundamental en la física que tiene implicaciones prácticas importantes en diversas áreas de la ingeniería y la vida cotidiana.
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CBTIS 176
OFIMATICA 2
ECHO POR:
ANDERSON G.R.
GARDENIA I.G.
ALMA CECILIA L.C.
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