Desarrollo de contenido

1. Tema 2
Efectos del calor en la
dilatación de los sólidos
Indicadores de logro:
2.3 Describe y experimenta con creatividad los
efectos del calor en la dilatación de sólidos:
dilatación lineal, dilatación superficial y dilatación
volumétrica.
Jueves 26 de enero de 2023
9º Grado

2. Integración bíblica
“Dejen que el Espíritu les renueve los pensamientos
y las actitudes”. Efesios 4:23 (NTV)
No podemos hacer que un metal se dilate sin calor.
Parecida es la vida. Sólo podemos cambiar cuando
Jesús está influyendo en nosotros.

3. Introducción
El calor que se transfiere a un cuerpo aumenta
su energía interna y produce efectos tales como:
la dilatación, variación de la temperatura, cambio
de estado físico, etc.
La dilatación es una propiedad física de los
materiales, sean sólidos, líquidos o gases, por lo
cual casi todas las sustancias experimentan
aumento de tamaño debido al aumento de
temperatura.

4. Dilatación de los sólidos
1) Dilatación lineal
Se produce cuando predomina una dimensión
frente a las otras dos. Ejemplos de cuerpos que
se dilatan linealmente son: varillas, alambres,
barras...

5. En donde:
To: Temperatura inicial
Tf: Temperatura final
Δ: Letra griega delta
(cambio o variación)
ΔL: Variación de longitud
(Dilatación)
ΔT: Variación de
temperatura = Tf ̶ To
Longitud inicial
Longitud final
Lf = Lo + ΔL

6. La dilatación depende de cada sustancia y es
proporcional a la variación de temperatura.
ΔL = α Lo ΔT (1)
Donde:
Lo = Longitud inicial (en metros).
ΔT = Variación de la temperatura (ºC)
α = coeficiente de dilatación [1/ºC]

7. De la figura de las barras se observa que:
Lf = Lo + ΔL (2)
Sustituyendo (1) en (2):
Lf = Lo + α Lo ΔT, por factor común:
Lf = Lo (1 + α ΔT)

8. Coeficiente de dilatación lineal de algunos materiales
[1/ºC]

9. Ejercicio demostrativo
Una barra de acero mide 6 m a 15 ºC. Si se
calienta hasta 65 ºC, encontrar la variación que
experimenta su longitud.
Datos:
Lo = 6 m To = 15 ºC Tf = 65 ºC
α = 1.2 x 10-5 1/ºC
Incógnita: ΔL = ?
Fórmula: ΔL = α Lo ΔT

10. Solución:
ΔL = α Lo ΔT = α Lo (Tf ̶ To)
Sustituyendo valores:
ΔL = α Lo (Tf ̶ To) = (1.2 x 10-5 1/ºC)(6m)(65ºC-15ºC)
ΔL = (1.2 x 10-5 1/ºC) (6m) (50ºC)
ΔL = (1.2 x 10-5) (300 m)
ΔL = (360 m x 10-5) = 0.0036 m
ΔL = 3.6 mm es el aumento de longitud que
experimenta la barra.

11. Dilatación de los sólidos
2) Dilatación Superficial
Es aquella donde predomina la variación en dos
dimensiones, es decir en el área del cuerpo.
So
To
Sf
Tf

12. Dilatación de los sólidos
En donde:
So = Área o superficie inicial
Sf = Área o superficie final
To = Temperatura inicial
Tf = Temperatura final
El coeficiente de dilatación superficial se
representa por la letra griega beta β y es igual a
dos veces el coeficiente de dilatación lineal = 2α

13. Dilatación de los sólidos
ΔT: Variación de temperatura = Tf ̶ To
Haciendo uso del razonamiento aplicado a la
dilatación de lineal , se obtiene las siguientes
ecuaciones:
ΔS = β So ΔT (Ec. 1)
Sf = So + ΔS (Ec. 2)
Sustituyendo (Ec. 1) en (Ec. 2) y simplificando:
Sf = So (1 + β ΔT) (Ec. 3)

14. Dilatación de los sólidos
Ejercicio demostrativo:
Una lámina de aluminio tiene un área de 4 m2 a
una temperatura de 12 °C. Encontrar el área
final cuando la temperatura aumenta a 52 °C.
Solución:
Datos:
So = 4 m2
To = 12 °C
Tf = 52 °C

15. Dilatación de los sólidos
Según tabla de coeficientes de dilatación:
α = 2.3 x 10-5 1/°C.
Entonces β = 2α = 2 (2.3 x 10-5 1/°C)
β = 4.6 x 10-5 1/°C
Incógnita: Sf = Área final
Fórmula: Sf = So (1 + β ΔT)

16. Dilatación de los sólidos
Sustituyendo valores:
Sf = So (1 + β ΔT)
Sf = 4 m2 [1 + (4.6 x 10-5 1/°C)(52 °C – 12 °C)]
Sf = 4 m2 [1 + (4.6 x 10-5 1/°C)(40 °C) ]
Sf = 4 m2 [1 + 1.84 x 10-3] = 4 m2 [1.00184]
Sf = 4.00736 m2