Temperatura.

La temperatura mide el calor que es la energía que pasa por la diferencia de temperaturas y se transfiere por conducción, convención y radiación. El calor puede ser medido en grados Celsious, Fahrenheit y Kelvin con un termómetro; el cual utiliza escalas termométricas.

Dilatación de los cuerpos.

Cuando un cuerpo se calienta, las moleculas que lo componen empiezan a vibrar requiriendo mas espacio entre ellas, de manera que se expande el espacio en el cuerpo y con ello el tamaño del mismo. A esta expansión del cuerpo se le conoce como dilatación.

Existen tres tipos de dilatación;

Lineal, superficial y volumétrica.

Dilatación lineal.

La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo, se representa de la siguiente manera.

ΔL=LoΔT

Donde;

Δ     representa el calor ganado.

Lo   representa la longitud inicial.

ΔT  representa el cambio de temperatura.

ᾳ    es la dilatación del material.

Ahora ejemplifiquemos un cuestionamiento en donde se tenga que utilizar la dilatación lineal.

¿Cuál será la longitud final de una barra de plomo de 10cm de longitud, que experimenta un aumento de temperatura de 20°c  a 100°c?

Primero identifiquemos los datos que nos brida el problema.

·       el material es plomo.

·       Su longitud es de 10cm

·       Su cambio de temperatura es de 20° a 100°

Identifiquemos que nos pide y con qué fórmulas llegaremos al resultado.

Nos está pidiendo la longitud final la cual se representa con la siguiente fórmula;

lf =Lo+ΔL

pero para llegar a esa formula solo tenemos Lo que es de 10cm, pero necesitamos ΔL, ahora busquemos una formula que nos de ΔL.

ΔL=Lo

Parece que de esta fórmula si tenemos todo, así que manos a la obra;

ponemos la primera formula a utilizar.

ΔL=Lo

Sustituimos los datos que nos pide.

Δl=10cm(29*10^-91/c)(100°-20)

Llegamos al resultado

Δl=0.023cm

Teniendo el incremento de longitud solo basta con pasar a la siguiente formula.

lf =Lo+ΔL

sustituimos los valores.

If= 10cm+0.023cm

y así llegamos a la respuesta final.

Lf=10.023cm

Dilatación superficial.

Es aquella en que predomina la variación en dos dimensiones, o sea, la variación del área del cuerpo debido a la intervención de un cambio de temperatura.

Este fenómeno se representa con la siguiente fórmula;

ΔA=βAoΔT

Donde;

ΔA  representa el aumento de área.

β    representa la dilatación del material.

Ao  es el área inicial.

ΔT  es el incremento de temperatura.

Ahora veamos como se aplica en un problema;

Una placa de vidrio de 10*10cm incrementa su temperatura de 17° a 50°c.

¿Cuál es su incremento superficial?

Lo que nos pide el problema es ΔA.

¿Cómo llegamos a ese resultado?;

ΔA=βAoΔT

Solo sustituimos valores ya que todos los datos los proporciona el problema.

ΔA=100cm²(1.8*10^-51/c)(50°-17°)

Realizamos las operaciones para llegar al resultado;

ΔA=0.0594 cm²

Y así de fácil se resuelven estos problemas.

Dilatación volumétrica.

Ya para finaliza con este tema pasemos a la dilatación volumétrica.

Es aquella en que predomina la variación en tres dimensiones, o sea, la variación del volumen del cuerpo, este fenómeno se ve dado por la siguiente formula;

ΔV=ᵧVoΔT       

donde;

ΔV  representa el aumento de volumen del cuerpo.

Vo  representa el volumen inicial.

ΔT  es el cambio de temperatura.

Ahora ejemplifiquemos esto para lograr tener un mejor entendimiento.

El volumen inicial del mercurio es de 30 cm³, pero este sufre un cambio de temperatura de 10° a los 60°.

¿Cuál será su volumen final?

ΔV=ᵧVoΔT       

ΔV=0.18*10^-3(30 cm³)(60°-10°)

ΔV=0.27cm³

Nota; los valore de β, ᵧ, ᾳ, fueron tomado de las siguientes tablas, las cuales representan los coeficientes  de dilatación en sus distintas formas.

sustancia               ᾳ(1/°c)
Aluminio                        23*10^-6
Cobre                            17*10^-6
Zinc                               26*10^-6
Vidrio común                 9*10^-6
Vidrio pírex                   3.2*10^-6
Plomo                           29*10^-6
Sílice                             0.4*10^-6
Acero                           11*10^-6
Diamante                      0.9*10^-6

Los valore de β se obtienen de multiplicar por dos los valores de la tabla anterior.

Sustancia                ᵧ(1/°c)
Alcohol etílico                0.75*10^-3
Bisulfato de  carbono      1.20*10^-3
Glicerina                         0.49*10^-3
Mercurio                               0.18*10^-3
Petróleo                          0.90*10^-3

Un caso especial: el agua.

El agua es el compuesto más abundante de la tierra, se encuentran en el aire, el suelo, en todas las planta y animales. el agua es un liquido claro, incoloro e inodoro. Cuando se enfría a 0° se convierte en un sólido llamado hielo, al aumentar a 100°  se transforma en vapor.

Una propiedad especial es que alcanza su máxima densidad a una temperatura próxima y arriba del punto de fusión.