1. Exposicin de Fsica. 1 Quimestre-2 Parcial. Expansin Trmica. Grupo #2.- Guillermo Enrique Bernal Moreira. Nstor Andrs Toro Hinostroza. Vctor Andrs Cevallos Resabala. Gisella Nicole Mio Montero. Sandy Nicolle Surez Torres. Ericka Stephania Burgos Rodrguez.

2. Objetivos del grupo. Aprender qu es la expansin trmica. Reconocer los diferentes tipos de expansin trmica. Comprender el funcionamiento de cada tipo de expansin trmica. Identificar las herramientas con la que podemos medir la expansin trmica. Ubicar en el diario vivir la presencia del fenmeno de la expansin trmica. 3. Conceptos Previos. Temperatura. Es el nivel de agitacin que poseen los tomos de un cuerpo. Escala Trmica. Una escala trmica es el sistema para la medicin de la temperatura en diferentes unidades. Unidades de Temperatura. Celsius. Fahrenheit. Kelvin. 4. Qu es la expansin trmica? Expansin o Dilatacin Trmica (). Es el aumento longitudinal, volumtrico, espacial, de rea o de otra dimensin mtrica que sufre un medio fsico a causa del aumento de la temperatura. El proceso contrario lleva el nombre de contraccin trmica. La expansin/contraccin trmica es medida por el dilatmetro. 5. Tipos de expansin trmica. Tiposdeexpansin trmica. Expansin o Dilatacin Lineal (): Es el cociente entre la variacin de longitud (L) de un medio fsico y el producto de su longitud inicial (Li) por la variacin de la temperatura (T) Expansin o Dilatacin Volumtrica (): Es el que se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y despus de cierto cambio de temperatura. Expansin o Dilatacin de rea (): El coeficiente de dilatacin de rea es el incremento de rea que experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de rea igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centgrado 6. Qu es el coeficiente de dilatacin? Se denomina coeficiente de dilatacin () al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo slido o un fluido dentro de un recipiente experimenta un cambio de temperatura que lleva consigo una dilatacin trmica. 7. Coeficiente de dilatacin en los estados de la materia. Coeficiente de dilatacin. Slido. Coeficiente de dilatacin lineal. () Coeficiente de dilatacin volumtrica. () Lquido. Coeficiente de dilatacin volumtrica. () Gaseoso. Coeficiente de dilatacin volumtrica. () NOTA: Cualquier lmina de un slido es con el coeficiente de dilatacin de rea (). NOTA 2: El coeficiente de dilatacin volumtrica es tres veces el coeficiente de dilatacin lineal. 8. Explicacin de la dilatacin de los gases. La dilatacin trmica de los gases es muy grande en comparacin con la de slidos y lquidos, y sigue la llamada ley de Charles y Gay-Lussac. Esta ley afirma que, a presin constante, el volumen de un gas ideal (un ente terico que se aproxima al comportamiento de los gases reales) es proporcional a su temperatura absoluta. Otra forma de expresarla es que por cada aumento de temperatura de 1 C, el volumen de un gas aumenta en una cantidad aproximadamente igual a 1/273 de su volumen a 0 C. Por tanto, si se calienta de 0 C a 273 C, duplicara su volumen. 9. El coeficiente de dilatacin en la cotidianidad. El conocimiento del coeficiente de dilatacin adquiere una gran importancia tcnica en muchas reas del diseo industrial. Un buen ejemplo son los rieles del ferrocarril; estos van soldados unos con otros, por lo que pueden llegar a tener una longitud de varios centenares de metros. Si la temperatura aumenta mucho la va frrea se desplazara por efecto de la dilatacin, deformando completamente el trazado. Para evitar esto, se estira el carril artificialmente, tantos centmetros como si fuese una dilatacin natural y se corta el sobrante, para volver a soldarlo. A este proceso se le conoce como neutralizacin de tensiones. 10. Coeficientes ms usados. Concreto 0.7 1.2 x 10-5 Plata 2.0 x 10-5 Oro 1.5 x 10-5 Invar 0.04 x 10-5 Plomo 3.0 x 10-5 Zinc 2.6 x 10-5 Hielo 5.1 x 10-5 Aluminio 2.4 x 10-5 Latn 1.8 x 10-5 Cobre 1.7 x 10-5 Vidrio 0.4 0.9 x 10-5 Hierro 1.2 x 10-5 Cuarzo 0.04 x 10-5 Acero 1.2 x 10-5 Glicerina 5.1 x 10-5 Alcohol etlico 7.5 x 10-5 Mercurio 1.8 x 10-5 Bisulfuro de carbono 11.5 x 10-5 Agua (20 C ) 2.0 x 10-5 11. Dilatacin Lineal. En un slido las dimensiones son tres, pero si predomina slo el largo sobre el ancho y el espesor o altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la accin del calor habr un incremento en la longitud y no as en el ancho y espesor llamada dilatacin lineal. Frmula de la Dilatacin Lineal. = L / Lo . T L: Incremento o variacin longitudinal. Lo: Longitud inicial. T: Variacin de temperatura. (se mide en 1/C) 12. Explicacin de la frmula. = L / Lo . T 1) Para poder sacar L, deberemos restar la Lf con la Lo, expresadas en la misma unidad de medida. L= Lf-Lo 2) Luego, despejamos L, quedando: L= .Lo. T y como la L= Lf-Lo, entonces 3) Reemplazamos L, por: Lf-Lo = .Lo. T, despejamos la Lf y, nos queda: Lf= .Lo. T-Lo 3) Sacamos factor comn en la frmula, quedndonos: Lf=Lo (1+. T) y, con esa frmula podremos saber la longitud final del medio fsico que se ha expandido. 13. La dilatacin lineal en la cotidianidad. Hoy en da, la ingeniera as como las dems profesiones y ciencias han avanzado y, esta que es la encargada de la construccin de puentes han decidido que ahora deben ser de acero, y en cada extremo se han dejado espacios para que a la accin del calor y el aumento de la temperatura, la estructura del acero tenga hacia donde dilatarse (expandirse). 14. Qu es la Dilatacin de rea? Cuando un rea o superficie se dilata, lo hace incrementando sus dimensiones en la misma proporcin. 15. Ejemplo visual. Por ejemplo, una lmina metlica aumenta su largo y ancho, lo que significa un incremento de rea. La dilatacin de rea se diferencia de la dilatacin lineal porque implica un incremento de rea. 16. Representacin. A 2 1. Este coeficiente se representa con la letra griega gamma (). El coeficiente de dilatacin de rea se usa para los slidos. Si se conoce el coeficiente de dilatacin lineal de un slido, su coeficiente de dilatacin de rea ser dos veces mayor. 2. Al conocer el coeficiente de dilatacin de rea de un cuerpo slido se puede calcular el rea final que tendr al variar su temperatura con la siguiente expresin. Af = Ao [1+A(Tf-To)] 17. Qu es la Dilatacin volumtrica o cbica? 18. La Dilatacin volumtrica en los slidos. Es el aumento de volumen que experimentan los slidos cuando aumenta su temperatura. Los factores que influyen en la dilatacin cbica de un slido se determinan en igual forma que en la dilatacin lineal y son los siguientes: Vo = Volumen Inicial del slido T = Aumento de temperatura = Coeficiente de dilatacin = 3 19. Frmula. V = Vo (1 + t) 20. La Dilatacin volumtrica en lquidos. En el caso de los lquidos, salvo casos excepcionales, hablaremos exclusivamente de dilatacin volumtrica, por cuanto, an en los tubos capilares de los termmetros, es necesario considerar que la dilatacin en el sentido transversal influye en la dilatacin lineal observada. 21. La Dilatacin de un lquido. Es prcticamente imposible independizar por completo la dilatacin del lquido de la experimentada por el recipiente que lo contiene, de tal modo que se hace necesario distinguir entre dilatacin aparente y dilatacin. Dilatacin absoluta Dilatacin del recipiente Dilatacin aparente 22. Frmula. V = Vo (1 + t) 23. La dilatacin volumtrica del agua. Hablaremos del agua como un caso de dilatacin volumtrica aparte porque se ha podido comprobar, haciendo mediciones experimentales, que el agua, al aumentar su temperatura entre 0C y 4C se contrae en lugar de dilatarse. Cuando la temperatura sube gradualmente, desde los 4C, el agua empieza a dilatarse con mayor regularidad. 24. Frmula. V = Vo (1 + t) 25. Frmula de coeficiente volumtrico. = 1/V(V/t) 26. Qu es el dilatmetro? Es un instrumento o herramienta utilizado en el campo cientfico de la fsica, qumica y fsica/qumica para medir el cambio de longitud, volumen, rea o espacio de unidad mtrica a causa del aumento o disminucin de la temperatura, es decir, la expansin/contraccin trmica. 27. Aplicaciones del dilatmetro. Nombre del Dilatmetro. Aplicacin. Imagen. ptico. Analiza dilatomtricamente el medio fsico hasta una temperatura de 1750 C. Qumico-Farmacutico. Analiza dilatomtricamente el medio fsico para saber su alcance de maleabilidad y ductilidad. Industrial. Analiza dilatomtricamente el medio fsico para cumplir con los estndares de calidad.