DILATACIÓN

Es el aumento de longitud, superficie y volumen que le ocurre a la materia o aun cuerpo físico debido al aumento de temperatura que es producido por una fuente de calor.

Para una mayor comprensión del tema, se anexa el siguiente link. https://www.youtube.com/watch?v=RUsnIGbpYhg

TIPOS DE DILATACIÓN

Dilatación lineal

La dilatación es un efecto natural muy conocido y que ocurre cuando las dimensiones de los cuerpos aumentan en presencia de la elevación de la temperatura, salvo algunas excepciones que veremos mucho más adelante o quizá en otro post. Lo curioso de la dilatación es que cuando este fenómeno ocurre, después de cierto tiempo y que la temperatura vuelve a su estado original o normal, todo cuerpo dilatado vuelve a su estado inicial.

¿Porqué ocurre la dilatación?

Si bien la dilatación es un fenómeno natural pero con una determinada explicación, y esto se basa desde su origen, es decir; todo lo que ocupa un lugar en el espacio tiene masa y a su vez esta formada por un conjunto de átomos.

Recordar: En los sólidos los átomos están demasiados juntos y ordenados unos a otros, eso da que tenga la forma estructural que lo caracteriza, también conocida como red cristalina del sólido. 

Al conservar esa estructura, los átomos al elevarse la temperatura tienden a separarse a cierta distancia unos a otros, eso ocasiona que el sólido aumente de tamaño, es decir: que se dilate…!

Hagamos ahora el siguiente análisis con una barra de aluminio

La dilatación es un efecto natural muy conocido y que ocurre cuando las dimensiones de los cuerpos aumentan en presencia de la elevación de la temperatura, salvo algunas excepciones que veremos mucho más adelante o quizá en otro post. Lo curioso de la dilatación es que cuando este fenómeno ocurre, después de cierto tiempo y que la temperatura vuelve a su estado original o normal, todo cuerpo dilatado vuelve a su estado inicial.

A continuación te recomendamos el siguiente video:



DILATACIÓN SUPERFICIAL

Es aquella en que predomina la variación en dos dimensione, osea la variación del área del cuerpo debido a la intervención de un cambio de temperatura.

DILATACIÓN VOLUMETRICA

Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo. implica el aumento de las dimensione a lo largo, ancho  y alto lo que significa un aumento en su volumen.

A continuación se presentan ejemplos de los distintos tipos de dilatación:

EJERCICIOS DE DILATACIÓN LINEAL:

1.- Los rieles de una vía de tren de acero, tienen 1500 m de longitud . ¿Qué longitud tendrá cuando la temperatura aumente de 24°C a 45°C?

Solución: El problema es muy sencillo, por lo cual no requiere mucho análisis, sin embargo vamos a tocar ese punto antes de comenzar a resolverlo.

Si bien se sabe, los rieles en las vías del ferrocarril, normalmente se le coloca un espacio entre ellas a cierta distancia para cuando éste material se dilate a ciertas horas del día.

Si bien se sabe, los rieles en las vías del ferrocarril, normalmente se le coloca un espacio entre ellas a cierta distancia para cuando éste material se dilate a ciertas horas del día.

Ahora anotemos nuestros datos:

Hemos elegido acero, porque el problema nos pide que son vías del ferrocarril de acero.

Lo único que haremos será sustituir nuestros datos, en la fórmula final.

Pero antes de sustituir, debemos saber cual es el valor de la diferencial de temperatura, para poder meterla en la fórmula, esa diferencial es la resta de la temperatura más alta, con la temperatura más baja.

Si observamos, las vías del tren se han dilatado solo .3465 metros, es decir 346.5 milímetros, muy poco, pero significativo para la distancia entre las juntas de riel.

2. .- En un experimento en laboratorio los ingenieros quieren saber la temperatura en la que un cuerpo de plomo alcanza los 25.43 m. de longitud, cuando inicialmente se mantiene 25.34 m a una temperatura de 26°C.

EJERCICIOS DE DILATACIÓN SUPERFICIAL

1.-  En una escuela preparatoria una venta de vidrio tiene un área de 1.4 m^2 , si la temperatura está a 21°C. ¿Cuál será su área final al aumentar la temperatura a 35°C?

Solución: Bien, como siempre debemos considerar los datos que tenemos, y los implícitos, aquellos que no están en el problema pero que nos proporcionan pistas.

Sabemos que se trata de la sustancia del vidrio, por lo que debemos considerar su coeficiente de dilatación superficial, a su vez tenemos un área inicial de 1.4 metros cuadrados, y una variación de la temperatura inicial de 21°C hasta 35°C. Entonces la incógnita es el área final, variable que afortunadamente ya la tenemos despejada.

2.- A una temperatura de 40°C una puerta de aluminio mide 2.4 m de largo y 0.9 de ancho. ¿Cuál será su área final al disminuir su temperatura a 23°C?

Solución: Nuevamente en el problema nos piden el área final, por lo tanto seguiremos usando la misma fórmula que el ejercicio anterior, solamente debemos tener cuidado con nuestros datos, ya que sabemos que se trata de una puerta de aluminio, con ello ya tenemos el dato del coeficiente de dilatación superficial, nos hace falta área inicial, solamente. ¿Cómo la obtenemos?.

Pues fácilmente, sabemos que se trata de una puerta, así que calculemos el área por sus dimensiones a lo largo y ancho. Así que sería:

EJERCICIOS DE DILATACIÓN VOLUMÉTRICA

1.- Una barra de aluminio de 0.5 metros cúbicos de volumen, experimenta inicialmente una temperatura de 14°C, posteriormente se calienta a 45°C , ¿cuál será su volumen final? ¿qué tanto ha incrementado?

Solución: 

Como siempre, tenemos que recoger nuestros datos iniciales para poder aplicar la fórmula, por lo que primero debemos pensar en el material que está sufriendo el cambio de temperatura, que es el aluminio. Por lo que esto sería:

Te recomendamos complementar los temas con otras fuentes de información.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN.