1) La dilatación es el aumento de volumen de un cuerpo por el apartamiento de sus moléculas al calentarse, disminuyendo su densidad. 2) La mayoría de los cuerpos se dilatan al calentarse y se contraen al enfriarse debido al movimiento térmico de sus moléculas. 3) Los termómetros aprovechan la dilatación de los sólidos, líquidos y gases para medir la temperatura.

3. La DILATACIÓN es el aumento de
volumen de un cuerpo por
apartamiento de sus moléculas y
disminución de su densidad

4. Otra definición de DILATACIÓN es la
siguiente: Incremento del volumen de un
cuerpo por aumentar la distancia entre sus
moléculas, con lo que su densidad
disminuye.

5. Si observas con cuidado lo que sucede a tu
alrededor, te darás cuenta que muchas
sustancias aumentan su tamaño cuando se
eleva su temperatura. El concepto de
temperatura a partir del movimiento de las
moléculas de un cuerpo, nos explica este
fenómeno.

6. Algunos objetos llegan a romperse, por ejemplo al enfriar
bruscamente un vaso de vidrio o cuando se encuentra frío
y se calienta rápidamente. Debido a que los cambios de
temperatura tienen lugar a distintas velocidades en las
paredes de vaso, el vidrio se dilata o se contrae de
manera desigual y se rompe con facilidad.

7. Los cambios de temperatura
afectan el tamaño de los
cuerpos, pues la mayoría de
ellos se dilatan al
calentarse y se contraen si
se enfrían.

8. Los gases se dilatan
mucho mas que los
líquidos y estos mas que
los sólidos.

9. La dilatación tiene
multitud de aplicaciones
una de ellas es en la
fabricación de
termómetros que son
instrumentos que utilizan
la dilatación que
experimenta un
sólido, un líquido o un
gas hasta lograr su
equilibrio térmico con el
cuerpo con que se
encuentra un contacto.

10. TERMOMETROS BIMETALICOS
DE MERCURIO
TERMOMETROS A
TIPOS DE
TERMOMETROS BASE DE LIQUIDOS
DE ALCOHOL
TERMOMETROS ESPECIALES

11. Se utiliza para medir la
temperatura de sólidos,
constan de una varilla
de dos metales
diferentes cuando
ambos tienen cambios
de longitud, al
calentarse uno se dilata
mas que otro y la barra
se dobla.

12. Aprovechan la diferencia
de dilatación entre los
líquidos. Para que la
dilatación se observe con
mayor claridad existe un
bulbo o deposito
voluminoso del liquido y
un tubo capilar muy
delgado que permite ver
cualquier variación de
volumen. Por ejemplo
tenemos:

13. Cosiste en un cubo
con un conducto
muy delgado (tubo
capilar),unido a un
bulbo mas grande
que contiene
mercurio.

14. Cuando el termómetro esta en
contacto con un cuerpo a mayor
temperatura, se transmite calor
hacia el y la temperatura del
mercurio aumenta; se dilata mas que
el vidrio, ocupa mayor volumen y
asciende por el tubo capilar

15. Se rige por el mismo
principio de los
termómetros de
mercurio; se utiliza
alcohol coloreado. Es
indispensable en
algunos lugares fríos ya
que en ellos el mercurio
se solidificaría

16. Otra de las
aplicaciones de la
dilatación es en los
termostatos, aparatos
destinados a mantener
constante, en lo
posible, la
temperatura de un
cuerpo o de un lugar
determinado

17. En algunos casos los
termostatos hace la
regulación
automáticamente, y en
otros casos solo avisa
cuando la temperatura
no es la
deseada, haciendo una
lámpara, etc. Hay
termostatos en
refrigeradores, hornos, c
afeteras, sistemas de
calefacción y aire
acondicionado

18. De los sólidos
Lineal
Coeficiente de dilatación
De los líquidos
DILATACIÓN
Anómala del agua
Superficial
Volumétrica
De los gases

19. Los átomos que forman
la sustancia sólida se
encuentran colocados
ordenadamente, lo que
da origen a una
estructura llamada red
cristalina del cuerpo
sólido

20. Al elevarse la temperatura de un sólido se
provoca un aumento en la agitación de los
átomos que, al vibrar, se alejan de su
posición de equilibrio aumentando la
distancia entre ellos, lo que trae como
consecuencia la dilatación de los sólidos

21. La expansión térmica del
metal de un edificio o
puente tiene una gran
importancia practica. Si
no se tomaran medidas
respecto a la expansión
térmica, las vías de los
ferrocarriles y las
carreteras de concreto
se panderían bajo la
acción del sol en el
verano.

22. Si calentamos una varilla metálica se observa que su
volumen aumenta y notamos que la varilla se alarga. A
este alargamiento se le denomina dilatación lineal. Se ha
encontrado experimentalmente que:
El alargamiento que se produce es directamente
proporcional a la elevación de la temperatura.
El alargamiento es directamente proporcional al largo
de la varilla. Con estas dos conclusiones se puede enunciar
la Ley General de la Dilatación Lineal:

23. El alargamiento de una varilla al
calentarse es directamente
proporcional a la elevación de la
temperatura y al largo inicial de la
varilla.

24. Se llama coeficiente de dilatación lineal de una
sustancia sólida al incremento que experimenta la
unidad de longitud al aumentar su temperatura en un
grado centígrado.
Este coeficiente se presenta con la letra griega alfa,
y para su calculo se utiliza la siguiente ecuación:

25. Lf-Li
=
Li(Tf-Ti)
DONDE:
= coeficiente de dilatación lineal, en °C-1
Li = longitud inicial, expresada en metros
Lf = longitud final; expresada en metros
Ti = temperatura inicial, medida en grados centígrados
Tf = temperatura final, medida en grados centígrados

26. Si se conoce el coeficiente de dilatación lineal de
una sustancia y se quiere calcular la longitud final
que tendrá al variar su temperatura, se despeja
la longitud final de la ecuación anterior y se
obtiene:
Lf= Li 1+ (Tf-Ti)
Los coeficientes de dilatación lineal para
algunos materiales comunes aparecen en
la siguiente tabla:

27. Sustancia (°C-1)
Aluminio 24.0 (10-6)
latón 18.0 (10-6)
cobre 16.6 (10-6)
bronce 18.0 (10-6)
hierro 11.7 (10-6)
18.3 (10-6)
plata plomo 27.3 (10-6)
vidrio 7.3 (10-6)

28. Los alambres de alumbrado eléctrico son de cobre. Supongamos
que los postes están separados 25 m y que los alambres están
tensos en un día de invierno, cuando la temperatura es 0°C,
¿cuál será la longitud de cada alambre en un día de verano, con
la temperatura de 30°C?
FORMULA Y DESARROLLO:
DATOS:
Li=25m Lf=Li 1+ (Tf-Ti)
Ti=0°C Lf=25 m 1+(16.6)(10-6°C-1)(30°C-0°C)
Lf=? Lf=25 m 1+(16.6)(10-6)(30)
Tf=30°C Lf=25 m 1+498(10-6)
=16.6(10-6°C-1) Lf=25 m (1.000498)
Lf= 25.01245 m

29. La dilatación superficial, es decir, el aumento en el área de un
objeto producido por una variación de temperatura, se observan
las mismas leyes de la dilatación lineal. El coeficiente de dilatación
superficial se llama beta ( ). Su valor también depende del
material del que esté hecho, y equivale al doble que el coeficiente
de dilatación lineal, es decir:
=2
Conociendo el coeficiente de dilatación superficial ( ) de una
sustancia, se puede calcular la superficie (Sf) que tendría al variar
su temperatura y su expresión sería:

30. Sf = Si 1+ (Tf-Ti)
Donde:
Si = superficie inicial, en m2
Sf = superficie final, en m2
Ti = temperatura inicial, en C
Tf = temperatura final, en C
= coeficiente de dilatación superficial, en
C-1

31. El fondo de un recipiente cilíndrico de latón es
de 314 cm2 , con una temperatura de 0 °C.
Calcular su superficie cuando esta a 150 °C.
DATOS
Si = 314 cm2
Sf = ?
Ti = 0 °C
Tf = 150 °C
= 18 (10-6 °C-1)
= 36 (10-6 °C-1)

32. FORMULA Y DESARROLLO
Sf = Si 1+ (Tf-Ti)
-6 -1
Sf= 314 cm2 1+36(10 °C ) (150 °C- 0°C)
2
Sf= 315.6956 cm

33. La variación del volumen de un cuerpo con la
temperatura sigue las mismas reglas que las
dilataciones anteriores.
El coeficiente de dilatación volumétrica gamma ( ) el triple
de la dilatación lineal: = 3α

34. Conociendo el coeficiente de dilatación volumétrica de una
sustancia, se puede calcular el volumen que tendría al variar su
temperatura con la siguiente expresión:
Vf= Vi 1+ (Tf-Ti)
Donde:
Vi= volumen inicial, en m3
Vf= volumen final, en m3
Ti= temperatura inicial, en °C
Tf= temperatura final, en °C
= coeficiente de dilatación volumétrica, en °C-1

35. Un cubo de aluminio cuya arista mide 2 m (V = 8 m3) esta a
150 °C. Calcular su volumen a 65 °C.
DATOS:
Vi= 8 m3
Ti= 15 °C
Vf= ?
Tf= 65 °C
= 24 (10-6 °C-1)
=72 (10-6 °C-1)

36. FORMULA Y DESARROLLO
Vf= Vi 1+ (Tf-Ti)
Vf = 8 m3 1+72 (10-6 °C-1) (65 °C-15°C)
Vf= 8.0288 m3

37. Los gases son los que tienen menor cohesión entre sus
moléculas, por lo que al incrementar su temperatura se
dilatan al máximo. El gaseoso es el estado de la materia que
se caracteriza por que el coeficiente de dilatación es igual
para todos los gases.
Cuando una sustancia gaseosa se calienta aumenta
enormemente el espacio de separación entre sus moléculas y
toda la energía calorífica recibida se transforma en energía
cinética.
Los visto anteriormente nos señala que la temperatura, la
presión y el volumen de un gas se relacionan
estrechamente, lo cual se demuestra en las leyes de los
gases.