DILATACIÓN DE SÓLIDOS Y

LÍQUIDOS

JAN CARLO CANTILLO

GLORIA GUERRERO

DANIEL LEON

BRIANITH NAVARRO

IRMINA RICAURTE

FISICA CALOR ONDAS

CONTENIDO

¿Qué es Dilatación o Dilatación térmica?

Dilatación de Sólidos

Dilatación Lineal

Coeficiente de dilatación

Dilatación Superficial

Dilatación Volumétrica

Dilatación del Líquidos

Método para determinar el valor de v

Dilatación del Agua

¿QUÉ ES DILATACIÓN O DILATACIÓN

TÉRMICA?

Se le llama DILATACIÓN al cambio de

dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos

y gases cuando se varía la temperatura.

La experiencia de los fenómenos que nos rodean

muestra que los sólidos se dilatan cuando se

calientan, es decir, aumentan su longitud, superficie

o volumen.y se contraen cuando se enfrían. La

dilatación y la contracción ocurren en tres (3)

dimensiones: largo, ancho y alto.

DILATACIÓN DE SÓLIDOS

Es el cambio de cualquier dimensión lineal del

sólido tal como su longitud, alto o ancho, que se

produce al aumentar su temperatura.

ES DECIR:

La dilatación de los sólidos con el aumento de la

temperatura ocurre porque aumenta la energía

térmica y esto hace que aumente las vibraciones

de los átomos y moléculas que forman el cuerpo,

haciendo que pase a posiciones de equilibrio más

alejadas que las originales. Este alejamiento mayor

de los átomos y de las moléculas del sólido

produce su dilatación en todas las direcciones.

DILATACIÓN LINEAL

Es aquella en la que predomina la variación en una (1) dimensión de un cuerpo, es decir: el largo, se verifica notoriamente respecto de su longitud.

Ejemplo: dilatación en hilos, cabos y barras, varilla, un bulón, un riel, etc.

Cuando se expone una varilla metálica a la acción del calor observamos un aumento progresivo de su longitud.

La dilatación es directamente proporcional a la

temperatura, a la longitud inicial y a una constante

que depende de la sustancia del cuerpo, llamada

coeficiente de dilatación (λ)

Donde:

= longitud a t ºC

= longitud inicial (antes de iniciar el calentamiento)

λ = coeficiente de dilatación

Δt= variación de temperatura

COEFICIENTE DE DILATACIÓN

De la expresión despejamos λ

Donde

El coeficiente de dilatación lineal es el aumento de

longitud que se produce por cada grado centígrado

y por cada centímetro de longitud.

UNIDADES DEL COEFICIENTE DE

DILATACIÓN

Sustancia Coeficiente

Acero 0,000012

Aluminio 0,0000238

Cinc 0,000063

Cobre 0,0000165

Hierro 0,0000122

Plata 0,0000197

Platino 0,00009

Plomo 0,0002260

Vidrio común 0,000009

Vidrio Pyrex 0,0000003

λ = cm/cm.ºC

Que simplificada

queda:

1/ºC, que significa la

variación producida

por cada grado

centígrado.

DILATACION SUPERFICIAL

Es aquella en la que predomina la variación en

dos (2) dimensiones de un cuerpo, se observa

con mayor amplitud en la superficie es decir: el

largo y el ancho. Ejemplo: caso de losas de

cemento, de chapas, etc.

Para calcular la superficie alcanzada al calentar

una chapa metálica se aplica la siguiente fórmula:

Donde:

= Superficie a T °C

= Superficie inicial

β = Coeficiente de dilatación superficial

Δt = Variación de temperatura

Aproximadamente β = 2 λ, es decir, basta duplicar

el valor de λ para obtener β.

DILATACION VOLUMETRICA

Es aquella en la predomina la variación en tres (3) dimensiones de un cuerpo, es decir: el largo, el ancho y el alto. Este tipo de dilatación se verifica en el volumen del cuerpo, tal como puede ocurrir en un cuerpo esférico, en el aire encerrado en una pelota o un neumático o en los pistones de un motor de un automóvil.

COEFICIENTE DE DILATACIÓN CÚBICA

Es el aumento de volumen que se registra por cada

unidad de volumen por cada grado centígrado de

aumento en su temperatura.

Donde:

= Coeficiente de dilatación cúbica.

= Variación de temperatura.

Se puede decir que aproximadamente γ = 3 λ, es

decir que, multiplicando por tres el coeficiente de

dilatación lineal, obtendremos la dilatación cúbica.

DILATACIÓN DE LÍQUIDOS

Como la forma de un fluido no está definida, solamente

tiene sentido hablar del cambio del volumen con la

temperatura (el cambio es muy pequeño). Hablaríamos

de dilatación cúbica, pues sus dimensiones dependen

del recipiente que lo contiene.

Representa el coeficiente de dilatación volumétrica de

un líquido:

Para determinar la dilatación absoluta o verdadera de

un líquido se deberá considerar la dilatación que

experimenta el recipiente que lo contiene. Si es el

volumen que ocupa el fluido a la temperatura de 0 ºC,

es evidente que deberá ser o , si se aumenta la

temperatura en T ºC, el volumen verdadero del líquido

a esa temperatura, será:

Volumen verdadero del líquido;

Volumen del recipiente dilatado;

Diferencia de Volumen;

El volumen verdadero del líquido a temperatura T será

la suma del volumen aparente medido mas el aumento

del volumen que experimenta el recipiente.

Si reemplazamos en cada término de esta igualdad sus correspondiente expresiones equivalentes, tendremos:

Como los volúmenes iniciales a 0 ºC son iguales al del recipiente Vo = Vao = Vro, simplificando Vo , la unidad y la temperatura, se tendrá:

v = a + r

El coeficiente de dilatación cúbica absoluto o verdadero de un líquido es igual a la suma de los coeficientes aparente y del recipiente que lo contiene

MÉTODO PARA DETERMINAR EL

VALOR DE V

Considerando el volumen como la relación de la masa

sobre la densidad V = m / , reemplazando en la

expresión anterior:

(m/)t = (m/)o(1 + .t) t = o/ (1 + .t)

Entonces:

t. ht = o.ho = 1/t.( ho/ht – 1 )

Así se permite calcular el coeficiente de dilatación

cúbica de un liquido independientemente de la

dilatación del recipiente que lo contiene

DILATACIÓN DEL AGUA

Los líquidos se caracterizan por dilatarse al

aumentar la temperatura, siendo su dilatación

volumétrica unas diez veces mayor que la de los

sólidos.

Sin embargo, el líquido más común, el agua, no se

comporta como los otros líquidos. La curva de

dilatación del agua muestra el comportamiento de su

densidad.

Se puede notar que, entre 0 y 4ºC el agua líquida se

contrae al ser calentada, y se dilata por encima de los

4ºC, aunque no linealmente.

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7

COMPORTAMIENTO INUSUAL DEL

AGUA

JAN CARLO CANTILLO

GLORIA GUERRERO

DANIEL LEON

BRIANITH NAVARRO

IRMINA RICAURTE

FISICA CALOR ONDAS

CONTENIDO

Comportamiento Inusual del Agua.

Estructura Atómica.

Densidad del Agua.

Gráfica Densidad vs. Temperatura

Propiedades Físicas del Agua.

COMPORTAMIENTO INUSUAL DEL

AGUA

Cuando el agua cambia de estado líquido al sólido se

comporta en forma inusual: en vez de contraerse o

reducir su volumen, como el resto de los líquidos, se

expande, es decir, las moléculas de agua se organizan

en el espacio, conformando una estructura molecular

abierta. Esto determina que el hielo sea menos denso

que el agua líquida, y por lo tanto flote en el agua.

ESTRUCTURA ATÓMICA DEL AGUA.

Las atracciones establecidas por los puentes de hidrogeno entre sus moléculas, son las que determinan la dureza del hielo y su baja densidad, que a su vez se debe a la estructura abierta de sólido, donde se ordenan las unidades H2O enlazadas entre sí por sus puentes

DENSIDAD DEL AGUA

A medida que disminuimos la temperatura por debajo de los 4º C, se vuelve menos densa por eso se forma una capa de hielo en la superficie de lagos, ya que el agua menos helada o más caliente baja y la más helada sale a la superficie.

A 0º C la densidad del agua líquida es de 0,9999 g/cm3 y la del hielo de 0,92 g/cm3, es decir, un centímetro cúbico de hielo pesa 0,92 gramos, un 8% menos que un centímetro cúbico de agua que pesaría prácticamente 1 gramo.

GRAFICO

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA

Alto punto de ebullición y de fusión del agua: La temperatura de

ebullición del agua es de 100 ºC y la de fusión es de 0ºC.

Densidad del agua: La masa de un litro de agua pesa 1 Kg a

temperatura de 4 ºC. la densidad del agua es de 1 g/ml a esa

temperatura.

Comportamiento inusual del agua: Cuando el agua cambia de estado

líquido al sólido se expande. Por eso el hielo sea menos denso que el

agua líquida, y flote en el agua.

Tensión superficial: Las moléculas que se encuentran en la superficie

están ligadas sólo por otras moléculas superficiales y por aquellas

ubicadas inmediatamente debajo.

El agua como solvente: El agua es el mejor disolvente que la mayoría

de los líquidos corrientes.

BIBLIOGRAFÍA

R. SERWAY, J. JEWETT. Física vol. I, Editorial Thomson.

F. SEARS, M. ZEMANSKY, H. YOUNG, R. FREEDEMAN. Física Universitaria Undécima Edición vol. I, Editorial Pearson.

AULA 2000, Tomo física y química, Edición 2000, Editorial Cultural S.A.

P. SILVA. Química del Agua, Red de maestros de maestros. http://www.rmm.cl/index_sub.php?id_contenido=8747&id_seccion=6496&id_portal=796

FIN