Expansion, y dilatación termica

Dilatación y Expansión Termica de Sólidos y Liquidos

Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o superficie o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

Estudio realizado con termómetrolíquido: aprovecha uno de los cambios más conocidos que ocurren en una sustancia: conforme aumenta su temperatura aumenta su volumen. (En algunas sustancias ocurre al reves, pero en la mayoría no). Este fenómeno es conocido como Expansión Térmica, y desempeña un papel muy importante en las aplicaciones de la ingeniería.

*La expansión térmica total de un cuerpo es una consecuencia del cambio en la separación promedio entre sus átomos o moléculas constituyentes.

*A medida que la temperatura aumenta, el átomo vibra con amplitudes más grandes y se incrementa la separación promedio entre ellos. En consecuencia el sólido se expande

Dilatación Lineal:

El coeficiente de dilatación lineal, designado por 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:

Donde ΔL, es el incremento de longitud cuando se aplica un pequeño cambio global y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:

Donde:
α=coeficiente de dilatación lineal [1/C°]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial .
Tf = Temperatura final

Dilatación Volumétrica:

Es el coeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal.