Page 180 - Fisica_1_BGU

2.3. Equilibrio térmico
Coeficientes
de dilatación lineal Si ponemos un termómetro de mercurio en contacto con un cuer-
de algunos sólidos a 20 C po a elevada temperatura, observamos que rápidamente se ele-
o
va el nivel del mercurio dentro del delgado tubo de vidrio que lo
Coeficiente de
Sustancia contiene. Diremos que el mercurio ha aumentado su volumen por
-1
o
dilatación ( C )
efecto de un incremento de temperatura. Pero, ¿por qué se produ-
Plomo 2,9 × 10−5
Aluminio 2,5 × 10−5 ce este efecto?
Latón 1,9 × 10−5
Cobre 1,7 × 10−5 Cuando un cuerpo absorbe calor, aumenta la energía cinética de
Hierro 1,2 × 10−5 sus partículas y se amplían las vibraciones de éstas. De este modo,
Vidrio 0,9 × 10−5 aumentan la distancia entre partículas y el volumen del cuerpo.
Platino 0,9 × 10−5
Tabla4. El aumento de volumen que experimentan los cuerpos al
elevar su temperatura se conoce como dilatación térmica.
EN GRUPO Y TAMBIÉN: TIC RECORTABLES CALCULADORA
y también: La dilatación térmica afecta a todos los estados de agregación
de la materia, aunque su magnitud depende de la intensidad de
La unidad del SI para los coe- las fuerzas atractivas entre las partículas. Por eso en los sólidos,
ficientes de dilatación lineal, donde estas fuerzas son más intensas, la dilatación suele ser me-
superficial y cúbica es °C , o nor que en los líquidos; y en éstos, menor que en los gases, donde
−1
−1
bien, K . las fuerzas atractivas son prácticamente inexistentes.
Dilatación de los sólidos

Quizá hayas observado en muchos puentes y edificios la existencia de pequeñas separaciones, llama-
das juntas de dilatación, entre distintas partes de la estructura. Estas juntas se construyen en previsión de
la dilatación de los cuerpos y, de este modo, se evita la deformación, e incluso, la rotura de la estructura.

Al calentar un sólido, este experimenta una dilatación en todas sus dimensiones que depende del incre-
mento de temperatura y de la naturaleza del sólido. Sin embargo, es útil distinguir tres tipos de dilatación.

Dilatación lineal Dilatación superficial Dilatación cúbica
Corresponde a la variación de lon- Corresponde a la variación de Corresponde a la variación de
gitud del sólido. superficie del sólido. volumen del sólido.
El incremento que experimenta la El incremento que experimenta la El incremento que experimenta la
unidad de longitud al aumentar unidad de superficie al aumentar unidad de volumen al aumentar
1 °C la temperatura se denomina 1 °C la temperatura se denomina 1 °C la temperatura se denomina
coeficiente de dilatación lineal coeficiente de dilatación superfi- coeficiente de dilatación cúbica
del sólido, λ. cial del sólido, β. del sólido, γ.
1 l - l 1 ∆l 1 S - S 1 ∆S 1 V - V 1 ∆V
λ = ∙ 0 = ∙ β = ∙ 0 = ∙ γ = ∙ 0 = ∙
l t - t l ∆t S t - t S ∆t V t - t V ∆t
0 0 0 0 0 0 0 0 0
•Valor de la nueva longitud l: •Valor de la nueva longitud S: •Valor de la nueva longitud V:
l = l + l λ∆t S = S + S β∆t V = V + V γ∆t
0 0 0 0 0 0
l = l (1 + λ∆t) S = S (1 + β∆t) V = V (1 + γ∆t)
0 0 0
l = longitud inicial S = longitud inicial V = longitud inicial
0 0 0
∆t = incremento de temperatura ∆t = incremento de temperatura ∆t = incremento de temperatura
λ = coeficiente de dilatación lineal β= coeficiente de dilatación su- γ = coeficiente de dilatación cúbi-
perficial (aproximadamente igual ca (aproximadamente igual a 3λ) Prohibida su reproducción
a 2 λ)

177