Física

Dilatación lineal


En cuanto a los gases, uno de los efectos de la variación de temperatura es la variación de dimensiones en cuerpos sólidos y líquidos. Esta variación es lo que llamamos Expansión térmica.

Se aplica solo a cuerpos de estado sólido y consiste en una variación considerable de una sola dimensión. Como por ejemplo en barras, cables y alambres.

Cuando consideramos una barra homogénea, por ejemplo, de longitud a una temperatura inicial . Cuando esta temperatura se incrementa a un (>), se observa que esta barra tiene una longitud de (>).

Por lo tanto, se puede concluir que la expansión lineal ocurre proporcionalmente a la variación de temperatura y la longitud inicial. . Pero al analizar barras de dimensiones iguales pero hechas de un material diferente, su variación en la longitud sería diferente, porque la dilatación también tiene en cuenta las propiedades del material con el que está hecho el objeto, esta es la constante de proporcionalidad de la expresión. , llamado coeficiente de expansión lineal (α).

Así podemos expresar:

La unidad utilizada para α es el inverso de la unidad de temperatura, como: .

Algunos valores habituales de coeficientes de expansión lineal:

Sustancia
Plomo
Zinc
Aluminio
Plata
Cobre
Oro
Hierro
Platino
Vidrio (común)
Tungsteno
Vidrio Pyrex

Cuchilla bimetálica

Una de las aplicaciones de dilatación lineal más utilizadas en la vida cotidiana es la construcción de cuchillas bimetálicas, que consisten en dos placas de diferentes materiales y, por lo tanto, diferentes coeficientes de expansión lineal soldados. Cuando se calientan, las placas aumentan su longitud de manera desigual, haciendo que esta cuchilla soldada se doble.

Las cuchillas bimetálicas se encuentran principalmente en dispositivos eléctricos y electrónicos, ya que la corriente eléctrica hace que los conductores se calienten, lo que no puede ser más cálido de lo que fueron construidos para resistir.

Cuando la cuchilla se dobla tiene el propósito de interrumpir la corriente eléctrica, después de un tiempo de descanso, la temperatura del conductor disminuye, haciendo que la cuchilla vuelva a su forma inicial y rehabilitando el paso de la electricidad.

Representación gráfica

Podemos expresar la dilatación lineal de un cuerpo a través de un gráfico de su longitud. (L) dependiendo de la temperatura (θ), de esta forma:

El gráfico debe ser un segmento de línea recta que no pase por el origen ya que la longitud inicial no es cero.

Considerando un ángulo φ como la pendiente de la línea en relación con el eje horizontal. Podemos relacionarlo con:

Si: