Dilatación lineal

Dilatación lineal el aumento de volumen que ocurre en una sola dimensión, en su longitud. Es un proceso exclusivo de materiales sólidos sometidos a calentamiento térmico.

Se puede observar un ejemplo simple de expansión térmica en las vías del tren. Están sujetos a temperaturas extremadamente altas a medida que pasan los vagones y la agitación de sus átomos hace que el ferrocarril se expanda.

Los rieles, sin embargo, tienen espacio para aumentar de volumen. Esto se debe al hecho de que, entre ellos, hay juntos, pequeños espacios a propósito, sin los cuales se doblarían.

Dilatación lineal ¿Cómo se calcula?

ΔL = L0 0.α.Δθ

Donde

ΔL = Variación de longitud
L0 0 = Longitud inicial
α = Coeficiente de expansión lineal
Δθ = Variación de temperatura

Coeficientes de dilatación lineal

El aumento en el tamaño de un cuerpo es proporcional al aumento de la temperatura corporal, es decir, cuanto mayor es la temperatura, mayor es la hinchazón.

Además, la expansión también depende del tipo de material del que está hecho el cuerpo, por lo que es muy importante tener en cuenta los coeficientes respectivos.

La tendencia de los materiales a aumentar de volumen está indicada por los coeficientes. Consulte la tabla y descubra qué material se expande más en la exposición al calor:

Acero 11.10-6
Aluminio 22,10-6
Cobre 17.10-6
Hormigón 12.10-6
Plomo 27,10-6
Hierro 12.10-6
Vidrio común 8.10-6
Vidrio Pyrex 3.2.10-6

De los sólidos enumerados en la tabla anterior, el menos dilatado es Pyrex, que tiene el coeficiente más bajo, mientras que el plomo conduce con el coeficiente más alto.

Dilatación Superficial y Dilatación Volumétrica

Además de la expansión lineal, la expansión térmica se clasifica en otros dos tipos:

  • Dilatación superficial, cuya dimensión se refleja en longitud y anchura.
  • Dilatación volumétrico, cuya dimensión se refleja no solo en longitud y anchura, sino también en profundidad.

Ejercicios resueltos

1. ¿Cuánto tiempo durará una barra de concreto de 2 ma 30 ° C después de estar expuesta a una temperatura de 50 ° C?

 

Primero, eliminemos los datos de la declaración:

  • La longitud inicial (L0 0) es de 2 m
  • El coeficiente de expansión del hormigón (α) es 12.10-6
  • La temperatura inicial es de 30ºC, mientras que la temperatura final es de 50ºC.

ΔL = L0 0.α.Δθ
ΔL = 2.12.10-6(50-30)
ΔL = 2.12.10-6. (20)
ΔL = 2.12.20.10-6
ΔL = 480.10-6
ΔL = 0.00048

0.00048 es la variación de longitud. Para conocer el tamaño final de la barra de concreto, debemos agregar la longitud inicial con su variación:

L = L0 0+ ΔL
L = 2 + 0.00048
L = 2,00048m

2. Un cable de cobre mide 20 ma una temperatura de 20 ° C. Si la temperatura sube a 35 ° C, ¿cuál será su longitud?

 

Primero, eliminemos los datos de la declaración:

  • La longitud inicial (L0 0) es 20m
  • El coeficiente de expansión del cobre (α) es 17.10-6
  • La temperatura inicial es de 20ºC, mientras que la temperatura final es de 35ºC.

ΔL = L0 0.α.Δθ
ΔL = 20.17.10-6(35-20)
ΔL = 20.17.10-6. (15)
ΔL = 20.17.15.10-6
ΔL = 5100.10-6
ΔL = 0.0051

0.0051 es la variación de longitud. Para conocer el tamaño final del cable de cobre, debemos agregar la longitud inicial con su variación:

L = L0 0+ ΔL
L = 20 + 0.0051
L = 20.0051m

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