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NOCIONES GENERALES

Dilatación de sólidos

 

 

 

 


Cuando se calienta una varilla de hierro, ésta aumenta su volumen, lo que significa que tuvo que haber existido una dilatación lineal y una dilatación superficial. Por tal razón estudiaremos primero estas últimas.

 

 

Dilatación lineal

.

.

Varilla a temperatura inicial.

Varilla al aplicar un aumento de temperatura.

 

 

Al aplicar un aumento de temperatura en la varilla, ésta presenta un aumento de longitud, que viene dada por la expresión.

 

 

 

De manera analógica la dilatación superficial y volumétrica está dada por las siguientes expresiones:

 

Dilatación superficial

 

Lámina a temperatura inicial
Lámina luego de aplicar un aumento de temperatura

 

 

Consideremos el hecho del aumento de la temperatura de una lámina, que trae como consecuencia el aumento de su área, que para la lámina es igual a largo por ancho, o sea, sus longitudes. Por tal razón, el coeficiente de dilatación es el doble de el lineal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Para la dilatación volumétrica.

 

Cuerpo a temperatura inicial
Cuerpo luego de aplicar un aumento de temperatura

 

 

Ocurre de igual manera, pero como aquí el aumento lineal es en tres dimensiones, se tiene que el coeficiente volumétrico es el triplo del coeficiente lineal; por tal razón se obtiene:

 

 

 

 

 

 

 

Dilatación de líquidos

 

Como los líquidos no presentan una determinada forma, se habla simplemente de un coeficiente de dilatación cúbica, pero aunque es cierto que los líquidos se dilatan, existe un hecho curioso y es que para calentar un líquido se necesita almacenarlo en un recipiente el cual también se calienta y por consiguiente se dilata. Esto es para afirmar que existe una dilatación aparente del líquido y una dilatación del recipiente. De tal manera que, la dilatación total del líquido es igual a la dilatación aparente más la dilatación del recipiente.

 

DL = Da + Dr

 

 

Dilatación de gases

 

Un gas se dilata generalmente cuando se disminuye la presión a la que se encuentre sometido el gas o aumente la temperatura del mismo. Pero debido a que no son las únicas características que pueden afectar a los gases, se realizará un estudio más minucioso aplicando la teoría cinética de los gases (Ley de Boyle). Cuando la temperatura en un gas permanece constante, el producto entre el volumen que ocupa y la presión permanecerá constante.

Así, si T es constante, entonces VP = Cts, lo que significa que cuando se toman dos estados uno inicial (1) y el otro final (2) se cumple que:

 

 

 

 

Ley de Charles

 

Cuando en un gas se mantiene constante la presión, en un proceso de cambio de estado inicial (1) a uno final (2) trae como consecuencia que el volumen varíe proporcionalmente a la temperatura de la siguiente forma:

 

 

 

 

 

Ley de Gay-Lussac

 

Si se mantiene el volumen de un gas constante y se varía la presión, esto traerá como consecuencia que la temperatura también cambie, además, este cambio es directamente proporcional. Luego :

 

 

 

 

Ley de Charles - Boyle

Ésta se deduce al combinar la ley de Charles a presión constante y la ley de Boyle a temperatura constante. De tal relación se obtiene:

 

 

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