1.
DILATA
ACIÓN TÉRMI
ICA
Dilatómetro antigu
uo.
Se de tación térmica al aumento longitud, volumen o alguna otra d
enomina dilat o de d dimensión métrica que sufre un cuerpo
o
físico umentode tem
o debido al au mperatura q
que se provoc
ca en él por cu
ualquier med
dio.
Dilat
tación lineal
El coeficiente de d
dilatación line
eal, designado
o por αL, para
a una dimens ión lineal cua
alquiera, se pu
uede medir
experimentalmen nte comparando el valor de e dicha magnitud antes y d
después de
||left
t}} Donde , es el incre
emento de su integridad
a cuando se aplica un pequ
física ueño cambio global y unifo
orme de temp peratura a todo el cuuerpo. El cam
mbio total de
longiitud de la dim
mensión lineal
l que se consi
idere, puede despejarse d e la ecuación
n anterior:
Dond
de:
α=co
oeficiente de d eal [°C‐1]
dilatación line
L0 = L
Longitud inicial
Lf = L
Longitud final
T0 = T
Temperatura inicial.
Temperatura final
Tf = T

2. Dilat
tación volum
métrica
Es el coeficiente d
de dilatación v
volumétrico, designado po V, se mide
or α e experimentalmente commparando el valor del
volummen total de un cuerpo an ntes y despué
és de cierto ca
ambio de tem
mperatura com
mo, y se encu
uentra que en
n primera
aproxximación vienne dado por:
Experimentalmen nte se encuentra que un só ólido isótropo
o tiene un coe eficiente de d
dilatación voluumétrico que e es
aproxximadamente e tres veces e
el coeficiente de dilatación
n lineal. Esto p
puede probar rse a partir de
e la teoría de
la ela
asticidad line . Por ejem
eal mplo si se conssidera un peqqueño prisma a rectangular (de dimensio ones: Lx, Ly y Lz), y se
some ete a un incre
emento uniforme de temperatura, el ca ambio de volu umen vendrá dado por el ccambio de dim mensiones
lineales en cada ddirección:
Esta última relacióón prueba que , es decir, el coeficiente d
de dilatación v
volumétrico e
es numéricam
mente unas 3
vecess el coeficient
te de dilatación lineal de u
una barra del mismo mate erial.
Dilat
tación de área
a
Cuanndo un área o o superficie se
e dilata, lo hac
ce increment
tando sus dim
mensiones en la misma pro oporción. Por ejemplo, unaa
láminna metálica aumenta su largo y ancho, lo que significa un increm ento de área. La dilatación
n de área se d
diferencia de
la dilatacion lineal porque implica un increm mento de áreaa.
El coeficiente de d
dilatación de área es el inccremento de á área que exp erimenta un cuerpo de de eterminada su ustancia, de
área igual a la unidad, al elevarrse su temperatura un grado centigrad o. Este coefic ciente se reprresenta con laa letra griega
gamm ma (γ). El coe
eficiente de diilatación de á
área se usa pa
ara los sólidos
s. Si se conoce el coeficien
nte de dilatación lineal de
un soolido, su coeficiente de dila
atación de árrea será dos v
veces mayor:
Al co
onocer el coef
ficiente de dil
latación de ár
rea de un cue
erpo sólido se
e puede calcu
ular el área fin
nal que tendrá al variar su
tempperatura con la siguiente e
expresión:
Dond
de:
dilatación de área [°C‐1]
γ=coeficiente de d
A0 = Á
Área inicial
Af = Á
Área final
Temperatura inicial.
T0 = T
Temperatura final
Tf = T

3. Causa de la dilatación
En un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente fija dentro de él. Cada átomo de la red cristalina vibra
sometido a una fuerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo dependerá de
la energía total de átomo o molécula. Al absorber calor, la energía cinética promedio de las moléculas aumenta y con
ella la amplitud media del movimiento vibracional (ya que la energía total será mayor tras la absorción de calor). El
efecto combinado de este incremento es lo que da el aumento de volumen del cuerpo.
En los gases el fenómeno es diferente, ya que la absorción de calor aumenta la energía cinética media de las moléculas
lo cual hace que la presión sobre las paredes del recipiente aumente. El volumen final por tanto dependerá en mucha
mayor medida del comportamiento de las paredes.
EXPANSION TERMICA EN SOLIDOS Y LIQUIDOS
Dilatación o expansion, aumento de tamaño de los materiales, a menudo por efecto del aumento de temperatura. Los
diferentes materiales aumentan más o menos de tamaño, y los sólidos, líquidos y gases se comportan de modo distinto.
Para un sólido en forma de barra, el coeficiente de dilatación lineal (cambio porcentual de longitud para un determinado
aumento de la temperatura) puede encontrarse en las correspondientes tablas. Por ejemplo, el coeficiente de dilatación
lineal del acero es de 12 × 10‐6 K‐1. Esto significa que una barra de acero se dilata en 12 millonésimas partes por cada
kelvin (1 kelvin, o 1 K, es igual a 1 grado Celsius, o 1 ºC). Si se calienta un grado una barra de acero de 1 m, se dilatará
0,012 mm. Esto puede parecer muy poco, pero el efecto es proporcional, con lo que una viga de acero de 10 m
calentada 20 grados se dilata 2,4 mm, una cantidad que debe tenerse en cuenta en ingeniería. También se puede hablar
de coeficiente de dilatación superficial de un sólido, cuando dos de sus dimensiones son mucho mayores que la tercera,
y de coeficiente de dilatación cúbica, cuando no hay una dimensión que predomine sobre las demás.
Para los líquidos, el coeficiente de dilatación cúbica (cambio porcentual de volumen para un determinado aumento de la
temperatura) también puede encontrarse en tablas y se pueden hacer cálculos similares. Los termómetros comunes
utilizan la dilatación de un líquido —por ejemplo, mercurio o alcohol— en un tubo muy fino (capilar) calibrado para
medir el cambio de temperatura.