Dilatación

Introducción

Los efectos más comunes que ocasionan las variaciones de temperatura en los cuerpos o sustancias, son los cambios de sus dimensiones y los cambios de fase. Nos referiremos a los cambios de dimensiones de los cuerpos sin que se produzcan cambios de fase.

Definición:

Llamamos dilatación al cambio de dimensiones que experimentan los sólidos, líquidos y gases cuando se varía la temperatura, permaneciendo la presión constante. La mayoría de los sistemas aumentan sus dimensiones cuando se aumenta la temperatura.

Coeficientes de dilatación

Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud, superficie o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido experimenta un cambio de temperatura.

Para sólidos el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el coeficiente de dilatación lineal αL. Para una dimensión lineal cualquiera se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:

En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico αV, que viene dado por la expresión:

Para sólidos también puede medirse la dilatación térmica, aunque resulta menos importante en la mayoría de aplicaciones técnicas.

Dilatación de los sólidos:

En las construcciones de puentes, viaductos, edificios,….. Existen unas pequeñas separaciones, llamadas juntas de dilatación, las cuales se construyen en previsión de la dilatación de los cuerpos, evitando con ello la deformación o rotura de la estructura

Dilatación Lineal:

Se contempla en aquellos cuerpos en los que una de sus dimensiones es mucho mayor que en las otras dos (varillas, rieles, alambres, vigas….). Obras de arquitectura e ingeniería pueden sufrir deformaciones peligrosas si no se tiene en cuenta la dilatación, para evitarlo, es por lo que se dejan en los edificios las llamadas juntas de dilatación (huecos de separación intercalados perpendicularmente en la obra).

DILATACIÓN VOLUMÉTRICA

Dilatación superficial

La dilatación superficial de un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación superficial que es aproximadamente dos veces el coeficiente de dilatación lineal. Por ejemplo si se considera una placa rectangular (de dimensiones: Lx y Ly), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de superficial vendrá dado por:

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