jueves, 15 de septiembre de 2011

dilatacion irregular del agua

                     Por otra parte, los líquidos también se dilatan siguiendo las mismas leyes de dilatación que los sólidos.

 

En la dilatación de gases se debe tomar en cuenta, además de la temperatura y volumen , la presión .

 

El agua no cumple con las leyes de la dilatación. Al aumentar su temperatura de 0oC a 4 ºC se contrae en lugar de dilatarse, después al continuar aumentando la temperatura se empieza a dilatar, por lo que se consideran los 0oC a 4 ºC como la temperatura en la que el agua alcanza su mayor densidad.

 

Debido a este comportamiento el hielo flota sobre el agua, ya que la densidad de ésta varía al incrementarse la temperatura.

 

Un ejemplo lo tenemos en los lagos y mares de lugares muy fríos: el hielo queda en la superficie y, debajo de él encontramos agua a 4 ºC, lo que permite la vida de plantas y animales en esas regiones de aguas congeladas.

 

En la siguiente figura se pueden observar los tres estados físicos del agua:

 

a) Aire frío (gas) a menos 20ºC.

 

b) Hielo (sólido) a 0oC.

 

c) Agua (líquido) a 4 oC.                          

coeficiente de dilatacion volumetrica (y)

Es el incremento en el área que experimenta una placa de determinado material, de superficie igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centígrado.

 El coeficiente de dilatación volumétrica es un valor específico para cada material, nos indica la capacidad que tiene un cuerpo para variar su volumen al aumentar o disminuir su temperatura y se ha demostrado que numéricamente el valor de éste coeficiente es tres veces mayor que el valor del coeficiente de dilatación lineal.

SUSTANCIA


Alcohol etílico
  0.75
Disulfuro de Carbono
                        1.2
Glicerina
0.5
Mercurio
  0.18
Petróleo
0.9
Acetona
1.5
Aire
  3.67
Agua (20º C)
    0.20


dilatacion volumetrica

Es el incremento en volumen que experimenta un cuerpo al incrementar su temperatura.

coeficiente de dilatacion superficial(&)

Es el incremento en el área que experimenta una placa de determinado material, de superficie igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centígrado.

Es específico para cada material y no se necesitan tablas ya que el valor se obtiene multiplicando por dos el coeficiente de dilatación lineal.

dilatacion superficial

Es el incremento de área o superficie que experimenta un cuerpo al incrementar la temperatura.

coeficiente de dilatacion lineal (A)


Es el incremento lineal que experimenta una varilla de determinada sustancia, de longitud igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centígrado.

Es un valor específico para cada material, lo que provoca que se dilaten en diferentes proporciones, ya que las fuerzas con que se unen los átomos y las moléculas varían de una sustancia a otra. Se representa con la siguiente expresión:


COEFICIENTE DE DILATACION LINEAL (a)

Sustancia
X 10-6    0C-1

X 10-6   0F-1
X 10-6   0K-1
Aluminio
24
13
25
Cobre
17
9.4
16.6
Latón
18
10
18.9
Concreto
7-12
4-7
10-14
Vidrio pirex         
3
1.7
3
Plomo
30
17
29
Acero
12
6.6
12

 
 


1.     
Un puente de acero tiene 800 m de longitud.  ¿ Qué longitud tendrá cuando la temperatura aumente de 12 ºC a 40 ºC?.





                                          
Datos

L = 800 m
T0 = 12 0C
Tf = 40 0C
Lf  = ?
a Acero = 11x10-6  ° C-1
 

Desarrollo


DT = (400 C120 C)
DT = 280 C

DL = (11x10-6  0 C-1)(800 m)(280 C)
DL = 0.2464 m
DL = 24.64 cm

Lf = 0.2464 m + 800 m


Lf = 800.2464 m
 
Fórmulas

       

 
 

                                                                                                  












 
 

dilatacion lineal

Es el incremento en la dimensión lineal que experimentan los cuerpos sólidos al aumentar su temperatura.
Esta dilatación se debe a que la elevación de la temperatura produce un aumento en la distancia promedio entre los átomos

Entonces podemos decir que:

ΔL  es proporcional a   L0  ΔT

Introduciendo la constante de proporcionalidad  ( α  )  denominado   coeficiente de dilatación  lineal , la ecuación queda:




Considerando que      ΔL  = Lf - L0   y sustituyendo  en la ecuación anterior, obtenemos:

Lf L0  = α   L0  ΔT


Donde:
 variación de la longitud
 coeficiente de dilatación lineal
 longitud inicial de la barra
DT = variación de la temperatura

dilatacion termica

En nuestras actividades diarias, nos encontramos que cuando variamos la temperatura de un cuerpo éste cambia de tamaño: si dejamos un globo al sol, este se revienta, cuando caminamos mucho se nos hinchan los pies y, por el contrario, un clavo incrustado en madera al congelarlo podemos sacarlo con los dedos, una varilla podemos reducirla de tamaño si la ponemos un rato en agua con hielo, etc. Sin embargo, si ustedes congelan agua... ¿qué sucede ?... al disminuir la temperatura ¡el agua aumenta de tamaño!

dilatacion

Es la variación en las dimensiones, que experimentan los cuerpos al variar su temperatura.