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    Dilatacion Dilatacion Presentation Transcript

    • La DILATACIÓN es el aumento de volumen de un cuerpo porapartamiento de sus moléculas y disminución de su densidad
    • Otra definición de DILATACIÓN es lasiguiente: Incremento del volumen de uncuerpo por aumentar la distancia entre susmoléculas, con lo que su densidaddisminuye.
    • Si observas con cuidado lo que sucede a tu alrededor, te darás cuenta que muchassustancias aumentan su tamaño cuando se eleva su temperatura. El concepto de temperatura a partir del movimiento de las moléculas de un cuerpo, nos explica este fenómeno.
    • Algunos objetos llegan a romperse, por ejemplo al enfriarbruscamente un vaso de vidrio o cuando se encuentra frío y se calienta rápidamente. Debido a que los cambios de temperatura tienen lugar a distintas velocidades en las paredes de vaso, el vidrio se dilata o se contrae de manera desigual y se rompe con facilidad.
    • Los cambios de temperatura afectan el tamaño de loscuerpos, pues la mayoría de ellos se dilatan alcalentarse y se contraen si se enfrían.
    • Los gases se dilatan mucho mas que loslíquidos y estos mas que los sólidos.
    • La dilatación tiene multitud de aplicaciones una de ellas es en la fabricación de termómetros que soninstrumentos que utilizan la dilatación que experimenta un sólido, un líquido o un gas hasta lograr su equilibrio térmico con el cuerpo con que se encuentra un contacto.
    • TERMOMETROS BIMETALICOS DE MERCURIO TERMOMETROS A TIPOS DETERMOMETROS BASE DE LIQUIDOS DE ALCOHOL TERMOMETROS ESPECIALES
    • Se utiliza para medir latemperatura de sólidos, constan de una varilla de dos metales diferentes cuando ambos tienen cambios de longitud, alcalentarse uno se dilatamas que otro y la barra se dobla.
    • Aprovechan la diferenciade dilatación entre loslíquidos. Para que ladilatación se observe conmayor claridad existe unbulbo o depositovoluminoso del liquido yun tubo capilar muydelgado que permite vercualquier variación devolumen. Por ejemplotenemos:
    • Cosiste en un cubo con un conductomuy delgado (tubocapilar),unido a unbulbo mas grande que contiene mercurio.
    • Cuando el termómetro esta en contacto con un cuerpo a mayor temperatura, se transmite calor hacia el y la temperatura delmercurio aumenta; se dilata mas que el vidrio, ocupa mayor volumen y asciende por el tubo capilar
    • Se rige por el mismo principio de los termómetros de mercurio; se utiliza alcohol coloreado. Es indispensable enalgunos lugares fríos yaque en ellos el mercurio se solidificaría
    • Otra de las aplicaciones de la dilatación es en lostermostatos, aparatosdestinados a mantener constante, en lo posible, la temperatura de un cuerpo o de un lugar determinado
    • En algunos casos los termostatos hace la regulación automáticamente, y en otros casos solo avisa cuando la temperatura no es la deseada, haciendo una lámpara, etc. Hay termostatos enrefrigeradores, hornos, c afeteras, sistemas de calefacción y aire acondicionado
    • De los sólidos Lineal Coeficiente de dilatación De los líquidosDILATACIÓN Anómala del agua Superficial Volumétrica De los gases
    • Los átomos que forman la sustancia sólida se encuentran colocadosordenadamente, lo que da origen a unaestructura llamada red cristalina del cuerpo sólido
    • Al elevarse la temperatura de un sólido seprovoca un aumento en la agitación de los átomos que, al vibrar, se alejan de su posición de equilibrio aumentando la distancia entre ellos, lo que trae como consecuencia la dilatación de los sólidos
    • La expansión térmica del metal de un edificio o puente tiene una granimportancia practica. Si no se tomaran medidas respecto a la expansión térmica, las vías de los ferrocarriles y las carreteras de concreto se panderían bajo la acción del sol en el verano.
    • Si calentamos una varilla metálica se observa que suvolumen aumenta y notamos que la varilla se alarga. Aeste alargamiento se le denomina dilatación lineal. Se haencontrado experimentalmente que:El alargamiento que se produce es directamenteproporcional a la elevación de la temperatura.El alargamiento es directamente proporcional al largode la varilla. Con estas dos conclusiones se puede enunciarla Ley General de la Dilatación Lineal:
    • El alargamiento de una varilla al calentarse es directamente proporcional a la elevación de latemperatura y al largo inicial de la varilla.
    • Se llama coeficiente de dilatación lineal de una sustancia sólida al incremento que experimenta launidad de longitud al aumentar su temperatura en un grado centígrado.Este coeficiente se presenta con la letra griega alfa, y para su calculo se utiliza la siguiente ecuación:
    • Lf-Li = Li(Tf-Ti)DONDE: = coeficiente de dilatación lineal, en °C-1Li = longitud inicial, expresada en metrosLf = longitud final; expresada en metrosTi = temperatura inicial, medida en grados centígradosTf = temperatura final, medida en grados centígrados
    • Si se conoce el coeficiente de dilatación lineal deuna sustancia y se quiere calcular la longitud final que tendrá al variar su temperatura, se despeja la longitud final de la ecuación anterior y se obtiene: Lf= Li 1+ (Tf-Ti)Los coeficientes de dilatación lineal paraalgunos materiales comunes aparecen en la siguiente tabla:
    • Sustancia (°C-1) Aluminio 24.0 (10-6) latón 18.0 (10-6) cobre 16.6 (10-6) bronce 18.0 (10-6) hierro 11.7 (10-6) 18.3 (10-6)plata plomo 27.3 (10-6) vidrio 7.3 (10-6)
    • Los alambres de alumbrado eléctrico son de cobre. Supongamosque los postes están separados 25 m y que los alambres estántensos en un día de invierno, cuando la temperatura es 0°C,¿cuál será la longitud de cada alambre en un día de verano, conla temperatura de 30°C? FORMULA Y DESARROLLO: DATOS: Li=25m Lf=Li 1+ (Tf-Ti) Ti=0°C Lf=25 m 1+(16.6)(10-6°C-1)(30°C-0°C) Lf=? Lf=25 m 1+(16.6)(10-6)(30) Tf=30°C Lf=25 m 1+498(10-6) =16.6(10-6°C-1) Lf=25 m (1.000498) Lf= 25.01245 m
    • La dilatación superficial, es decir, el aumento en el área de unobjeto producido por una variación de temperatura, se observanlas mismas leyes de la dilatación lineal. El coeficiente de dilataciónsuperficial se llama beta ( ). Su valor también depende delmaterial del que esté hecho, y equivale al doble que el coeficientede dilatación lineal, es decir: =2Conociendo el coeficiente de dilatación superficial ( ) de unasustancia, se puede calcular la superficie (Sf) que tendría al variarsu temperatura y su expresión sería:
    • Sf = Si 1+ (Tf-Ti)Donde:Si = superficie inicial, en m2Sf = superficie final, en m2Ti = temperatura inicial, en CTf = temperatura final, en C = coeficiente de dilatación superficial, enC-1
    • El fondo de un recipiente cilíndrico de latón esde 314 cm2 , con una temperatura de 0 °C.Calcular su superficie cuando esta a 150 °C.DATOSSi = 314 cm2Sf = ?Ti = 0 °CTf = 150 °C = 18 (10-6 °C-1) = 36 (10-6 °C-1)
    • FORMULA Y DESARROLLOSf = Si 1+ (Tf-Ti) -6 -1Sf= 314 cm2 1+36(10 °C ) (150 °C- 0°C) 2Sf= 315.6956 cm
    • La variación del volumen de un cuerpo con la temperatura sigue las mismas reglas que las dilataciones anteriores.El coeficiente de dilatación volumétrica gamma ( ) el triple de la dilatación lineal: = 3α
    • Conociendo el coeficiente de dilatación volumétrica de unasustancia, se puede calcular el volumen que tendría al variar sutemperatura con la siguiente expresión: Vf= Vi 1+ (Tf-Ti)Donde:Vi= volumen inicial, en m3Vf= volumen final, en m3Ti= temperatura inicial, en °CTf= temperatura final, en °C = coeficiente de dilatación volumétrica, en °C-1
    • Un cubo de aluminio cuya arista mide 2 m (V = 8 m3) esta a150 °C. Calcular su volumen a 65 °C.DATOS:Vi= 8 m3Ti= 15 °CVf= ?Tf= 65 °C = 24 (10-6 °C-1) =72 (10-6 °C-1)
    • FORMULA Y DESARROLLO Vf= Vi 1+ (Tf-Ti) Vf = 8 m3 1+72 (10-6 °C-1) (65 °C-15°C) Vf= 8.0288 m3
    • Los gases son los que tienen menor cohesión entre susmoléculas, por lo que al incrementar su temperatura sedilatan al máximo. El gaseoso es el estado de la materia quese caracteriza por que el coeficiente de dilatación es igualpara todos los gases.Cuando una sustancia gaseosa se calienta aumentaenormemente el espacio de separación entre sus moléculas ytoda la energía calorífica recibida se transforma en energíacinética.Los visto anteriormente nos señala que la temperatura, lapresión y el volumen de un gas se relacionanestrechamente, lo cual se demuestra en las leyes de losgases.