Dilatación Termina

DILATACIÓN TÉRMICA DE LOS MATERIALES USADOS EN INGENIERÍA

1.- OBJETIVO GENERAL

Familiarizar al alumno con la propiedad de dilatación térmica de los materiales y cuantificar el coeficiente de diversos materiales sólidos usados en ingeniería.

2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2.1.- Internalizar el concepto de dilatación térmica de diferentes materiales sólidos usados en ingeniería.

2.2.- Conocer metodologías para determinar empíricamente el coeficiente de dilatación térmica.

2.3.- Obtener la curva “coeficiente de dilatación térmica v/s temperatura” y determinar la ley entre ambas variables para diferentes materiales.

3.- INTRODUCCIÓN TEÓRICA

3.1 DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS:

Cuando un cuerpo sólido se calienta aumentan todas sus dimensiones: longitud, superficie y volumen, por lo que la dilatación puede ser: lineal, superficial o volumétrica.

a) Dilatación lineal: Cuando se calienta un cuerpo sólido en el cual predomina la longitud sobre las otras dos dimensiones, se observa un aumento de su longitud. Experimentalmente se ha comprobado que la dilatación lineal depende de la naturaleza de la sustancia.

b) Dilatación superficial: En los cuerpos de forma laminar o plana, en los cuales el largo y el ancho predominan sobre el espesor, se observa un aumento de la superficie cuando se aumenta su temperatura. Esta forma de dilatación también depende de la sustancia considerada.

c) Dilatación volumétrica: En los cuerpos sólidos donde no hay un marcado predominio de ninguna de las tres dimensiones del espacio, al ser calentados adquiere importancia el aumento de volumen. Como en los casos anteriores, también depende de la naturaleza de la sustancia.

3.2 DILATACIÓN DE LO LÍQUIDOS:

Si se calienta un recipiente lleno de un líquido, luego de un cierto tiempo se observa que el líquido se derrama, lo cual nos indica que el líquido se ha dilatado.

El recipiente sólido también se ha dilatado, pero el derrame que se produce nos demuestra que los líquidos se dilatan más que los sólidos.

En general se puede decir que los líquidos se dilatan unas cien veces más que los sólidos.

3.3 DILATACIÓN DE LOS GASES:

Si se calienta un gas que pueda expandirse libremente, su volumen se incrementa en forma directamente proporcional al aumento de temperatura, pero si se encuentra en un recipiente cerrado, donde no pueda aumentar su volumen, se produce un incremento de presión.

Se ha comprobado experimentalmente que los gases se dilatan en mucho mayor proporción que los líquidos y los sólidos.

3.4 IMPORTANCIA DE LA DILATACIÓN

El fenómeno de la dilatación tiene diversas consecuencias en nuestra vida cotidiana, pues a veces plantea problemas de difícil solución y en otros casos es utilizada en forma provechosa. Por ejemplo:

• La formación de grietas en techo y azoteas es causada, con frecuencia, por el movimiento de los materiales que los forman, los cuales se dilatan y se contraen por los cambios de temperatura entre el día y la noche.

• En los pavimentos de hormigón se dejan de trecho en trecho, juntas de alquitrán para evitar los efectos de la dilatación en el verano y de la contracción en el invierno.

• Entre los rieles de las vías férreas se deja un pequeño espacio para evitar que el aumento de temperatura los deforme.

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