Experimentos sobre dilatación térmica (Lineal, Superficial, Volumétrica)
Summary
TLDREl video ofrece una explicación detallada sobre el fenómeno de dilatación térmica, es decir, cómo el aumento de la temperatura puede hacer que los cuerpos aumenten su volumen. Se describe que, debido a que las partículas se mueven más rápido, se requiere más espacio, provocando que el cuerpo se dilate. Este concepto es crucial para la construcción de estructuras como vías de tren y carreteras, donde se debe tener en cuenta la expansión y contracción debido a cambios de temperatura. El video también aborda diferentes tipos de dilatación, como la dilatación lineal, superficial y volumétrica, proporcionando ecuaciones para cada uno. Se presentan experimentos para ilustrar estos conceptos, como el uso de un huevo y un frasco de vidrio para demostrar la dilatación lineal, y un globo y una botella para mostrar la dilatación volumétrica. Finalmente, se menciona la importancia de estos fenómenos en la ingeniería y la fabricación.
Takeaways
- 🌡️ Los cuerpos se dilatan cuando la temperatura aumenta porque las partículas se mueven más rápido y necesitan más espacio para desplazarse.
- 📏 La dilatación térmica es importante en la fabricación de estructuras como las vías del tren, donde se debe tener en cuenta para evitar deformaciones.
- 🔨 Se deja una separación de unos 5 mm en las uniones de las vías del tren, llamada junta de dilatación, para permitir la expansión debido a la temperatura.
- 🚂 Otros ejemplos de dilatación térmica incluyen las vías de tren, las ruedas de un auto, las puertas de una casa y el asfalto de las carreteras.
- 📏 La dilatación lineal se produce cuando una dimensión crece más que las demás, como en varillas, alambres y barras.
- 🧮 La ecuación de dilatación lineal es lf = aLi * (1 + α * Δt), donde lf es la longitud final, Li la longitud inicial, α es el coeficiente de dilatación lineal y Δt la diferencia de temperatura.
- 🥚 Un experimento para demostrar la dilatación lineal involucra usar un huevo y dos recipientes, uno con agua caliente y otro con agua fría, observando cómo el huevo se ajusta al frasco.
- 📐 La dilatación superficial ocurre cuando dos dimensiones crecen más que la tercera, como en láminas y planchas.
- 🧘 La ecuación de dilatación superficial es AF = AR * (1 + 2α * Δt), donde AF es el área final, AR el área inicial, α el coeficiente de dilatación superficial y Δt la diferencia de temperatura.
- 🔥 Un experimento para demostrar la dilatación superficial utiliza un trozo de aluminio y plastilina, dejando que el aluminio se caliente y observando el cambio en el área.
- ⏯️ La dilatación volumétrica o cúbica ocurre cuando todas las dimensiones de un cuerpo crecen de manera igual, como en los fluidos o en cuerpos sólidos como estatuas.
- 🧮 La ecuación de dilatación volumétrica es Vf = Vi * (1 + 3α * Δt), donde Vf es el volumen final, Vi el volumen inicial, α el coeficiente de dilatación volumétrica y Δt la diferencia de temperatura.
Q & A
¿Por qué se dilatan los cuerpos cuando aumentan su temperatura?
-Los cuerpos se dilatan cuando aumentan su temperatura porque las partículas se mueven más deprisa y necesitan más espacio para desplazarse.
¿Cómo afecta la dilatación térmica a la construcción de estructuras como las vías del tren?
-La dilatación térmica es importante en la construcción de estructuras porque puede provocar deformaciones en las uniones. Por ello, se deja una separación de unos 5 mm, denominada junta de dilatación, para permitir el aumento de volumen debido a la temperatura.
¿Cuál es la relación entre la presión de un gas y su volumen a temperatura constante?
-La presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa, siempre y cuando la temperatura se mantenga constante.
¿Qué es la dilatación lineal y cómo se calcula?
-La dilatación lineal se produce cuando predomina una dimensión frente a las otras dos. Se calcula mediante la ecuación lf = a * Li * (1 + coeficiente de dilatación lineal * (t - Ti)), donde lf es la longitud final, Li la longitud inicial, 'a' es el coeficiente de dilatación lineal y 't - Ti' es la diferencia de temperatura.
¿Cómo se puede observar la dilatación lineal en un experimento con un huevo y un frasco de vidrio?
-Se llena un frasco de vidrio con agua fría y se coloca la mitad del huevo dentro. Luego, se coloca el frasco en agua con hielo y se observa cómo el huevo 'se dilata' entrando al frasco. Al invertir el experimento y poner el frasco con el huevo en agua caliente, el huevo 'se contrae' saliendo del frasco.
¿Qué es la dilatación superficial y cómo se calcula?
-La dilatación superficial ocurre cuando predominan dos dimensiones frente a una tercera. Se calcula con la ecuación AF = AR * (1 + 2 * coeficiente de dilatación superficial * (t - Ti)), donde AF es el área final, AR el área inicial y 't - Ti' es la diferencia de temperatura.
¿Cómo se puede demostrar la dilatación superficial con un trozo de aluminio y plastilina?
-Se modela la plastilina para que tenga el área del recipiente y se coloca un trozo de aluminio sobre ella. Luego, se somete a calor y, tras un corto tiempo, se observa que la superficie del aluminio ha aumentado más allá del área del recipiente.
¿Qué es la dilatación volumétrica o cúbica y cómo se calcula?
-La dilatación volumétrica o cúbica es la que ocurre cuando las tres dimensiones de un cuerpo son igualmente relevantes. Se calcula con la ecuación Vf = Vi * (1 + 3 * coeficiente de dilatación volumétrica * (t - Ti)), donde Vf es el volumen final, Vi el volumen inicial y 't - Ti' es la diferencia de temperatura.
¿Cómo se puede observar la dilatación volumétrica en un experimento con un globo y una botella?
-Se coloca un globo en el pico de una botella y se inmersa en agua caliente. Se observa cómo el globo 'se infla' debido a la dilatación del aire dentro del globo por el aumento de temperatura.
¿Cómo afecta el aumento de temperatura al tamaño de un fluido?
-El aumento de temperatura hace que el tamaño de un fluido aumente, ya que el aire y el agua en el líquido se expanden a causa del calor. Esto se puede observar claramente en la botella de baño María, donde el globo 'desciende' y 'desinfla' al disminuir la temperatura.
¿Cuáles son algunos ejemplos de dilatación térmica en la vida cotidiana?
-Algunos ejemplos incluyen la dilatación de las vías de tren en verano, el aumento de presión en las ruedas de un automóvil debido a la temperatura, la dilatación de las puertas de una casa debido a la madera y el dilatación del asfalto de las carreteras.
¿Cómo se relaciona el coeficiente de dilatación con la dilatación de un cuerpo?
-El coeficiente de dilatación es un número que indica cómo se expande un material por unidad de temperatura. Es utilizado en las ecuaciones de dilatación para calcular el cambio en longitud, área o volumen debido a un cambio de temperatura.
Outlines
🔥 Dilatación Térmica y sus Efectos
Este primer párrafo aborda el concepto de dilatación térmica, es decir, cómo el aumento de la temperatura afecta el volumen de un cuerpo. Se menciona que las partículas se mueven más rápido y requieren más espacio, lo que lleva a un aumento de volumen. También se explora la contracción térmica, donde la disminución de la temperatura reduce el volumen. Se destaca la importancia de estos fenómenos en la construcción de estructuras como vías de tren y carreteras, y se presentan ejemplos de dilatación lineal, superficial y volumétrica. Se proporciona una ecuación para calcular la dilatación lineal y se describe un experimento con un huevo y agua para ilustrar este concepto.
🌡️ Dilatación Superficial y Volumetría
El segundo párrafo se enfoca en la dilatación superficial y volumétrica. Se define la dilatación superficial como el aumento de una superficie en lugar de su volumen, y se utiliza un experimento con aluminio y plastilina para demostrar este fenómeno. La dilatación volumétrica, o cúbica, ocurre cuando todas las dimensiones de un cuerpo aumentan de manera significativa, como en el caso de los fluidos. Se muestra un experimento con un globo y una botella para ilustrar este concepto. Finalmente, se presenta la ecuación para calcular la dilatación volumétrica y se discuten los cambios en el tamaño de los materiales en respuesta al calor.
Mindmap
Keywords
💡Dilatación térmica
💡Estados de agregación
💡Contraccción térmica
💡Dilatación lineal
💡Ecuación de dilatación lineal
💡Dilatación superficial
💡Ecuación de dilatación superficial
💡Dilatación volumétrica o cúbica
💡Ecuación de dilatación volumétrica
💡Coeficiente de dilatación
💡Presión de un gas
Highlights
Los cuerpos aumentan su volumen cuando la temperatura sube debido a que las partículas se mueven más deprisa y necesitan más espacio.
La dilatación térmica afecta los estados de agregación de los materiales y es crucial en la fabricación de estructuras como vías de tren.
Las vías del tren se unen dejando una separación de 5 mm llamada junta de dilatación para evitar deformaciones por cambios de temperatura.
La dilatación de las ruedas de un auto y las puertas de una casa son ejemplos de cómo la temperatura afecta los objetos en la vida cotidiana.
El asfalto de las carreteras se dilatará con el aumento de temperatura, lo que justifica la necesidad de dejar espacios entre las baldosas.
Existen tres tipos de dilatación: lineal, superficial y volumétrica, dependiendo de qué dimensiones se ven afectadas.
La ecuación de dilatación lineal es lf = aLi * (1 + coeficiente de dilatación lineal * Δt), donde lf es la longitud final y Li la inicial.
Un experimento muestra cómo un huevo se ajusta a un frasco con agua fría y luego se expande con agua caliente, demostrando la dilatación lineal.
La dilatación superficial ocurre cuando dos dimensiones de un cuerpo son predominantes, como en láminas y planchas.
La ecuación de dilatación superficial es AF = AR * (1 + 2 * coeficiente de dilatación superficial * Δt), con AF como área final y AR como área inicial.
Un experimento con aluminio y plastilina demuestra cómo la superficie de un objeto puede dilatarse con el calor.
La dilatación volumétrica o cúbica se da cuando todas las dimensiones de un cuerpo son igualmente afectadas, como en estadías de jardín y dados.
Un experimento con un globo dentro de una botella muestra cómo la dilatación volumétrica afecta a los fluidos al aumentar su tamaño con el calor.
La ecuación de dilatación volumétrica es Vf = Vi * (1 + 3 * coeficiente de dilatación volumétrica * Δt), donde Vf es el volumen final y Vi el inicial.
La presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa, según la ley de Boyle-Charles, a temperatura constante.
Los cambios de temperatura en un material generalmente causan dilatación, lo que se manifiesta en el aumento del tamaño en una, dos o tres dimensiones.
Transcripts
[Música]
Hola En este video podrán apreciar todos
los procesos mediante el cual un cuerpo
aumenta su volumen debido a su
temperatura Y cómo todos estos afectan
los estados de agregación denominado
dilatación
térmica vamos a responder un
interrogante Por qué se dilatan los
cuerpos cuando un cuerpo aumenta su
temperatura las partículas se mueven más
deprisa por lo que necesitan más espacio
para desplazarse por por esto el cuerpo
necesita aumentar su volumen cuando en
lugar de aumentar su volumen la
temperatura disminuye el volumen del
cuerpo también lo hace hablándose en
estos casos de contracción
térmica estos fenómenos son
especialmente importantes a la hora de
fabricar distintas estructuras Como por
ejemplo las vías del tren las Industrias
que fabrican rieles los entregan con una
medida de 12 M es necesario unirlos
Generalmente AB bulon ados para formar
las lías durante el día la temperatura
es de 40 gr obviamente la temperatura
ambiente pero también puede alcanzar una
temperatura
superior dicha temperatura provoca
dilataciones en las vías favoreciendo
que en las uniones se provoquen
deformaciones por esta razón justamente
en dichas uniones se deja una separación
de unos 5 mm denominado junta de
dilatación otros ejemplos de dilatación
térmica son los siguientes las vías de
un tren porque su dilatación se hace
evidente en el verano por el
clima las ruedas de un auto pues al
aumentar la temperatura el aire de la
rueda gana presión y se dilata las
puertas de una casa pues en este caso la
madera al aumentar su temperatura se
dilatará esto se nota cuando abrimos o
cerramos la
puerta el asfalto de las carreteras pues
al aumentar su temperatura se dilata es
por eso que se debe colocar una pequeña
partitura para que al dilatarse no se
quiebre en función del número de
dimensiones que predominan en el cuerpo
podemos distinguir tres casos dilatación
lineal dilatación superficial y
dilatación
volumétrica dilatación lineal se produce
cuando predomina una dimensión frente a
las otras dos ejemplos de los cuerpos
que se dilatan linealmente son las
Varillas los alambres y las barras a
continuación le vamos a presentar la
ecuación de dilatación lineal pero aquí
tenemos
lf = a Li * 1 +
coeficiente de dilatación lineal por la
diferencia entre temperaturas lf
significa longitud final Li significa
longitud inicial uno todos conocemos el
número uno nuestra letra griega que en
este caso es el coeficiente de
dilatación lineal y el Triángulo y la t
son la diferencia de temperatura la
diferencia de temperatura es igual a
temperatura final menos temperatura
inicial así tendremos nuestra ecuación
de lineal a continuación vamos a
observar un ejemplo de dilatación
lineal bueno los materiales que
necesitamos son dos recipientes en uno
el agua caliente y en el otro agua fría
un recipiente de vidrio y un huevo
utilizaremos el frasco de vidrio para
meter la mitad del huevo luego colocamos
el frasco con el huevo en el recipiente
donde tenemos el agua con hielo y
podemos observar
que el huevo va entrando al
[Música]
frasco por otro lado cogemos el mismo
frasco y lo colocamos en el recipiente
de agua caliente y se observa que el
huevo se va a
salir
[Música]
conclusión la presión de una cantidad
fija de gas es inversamente proporcional
al volumen que ocupa si esta cumple
contener una temperatura
constante dilatación superficial se
produce cuando predominan dos
dimensiones una superficie frente a una
tercera ejemplos de cuerpos que se
dilatan superficialmente son láminas y
planchas a continuación le presentaremos
nuestra ecuación de dilatación
superficial aquí tenemos que AF
significa área final aí significa AR
inicial uno número un dos el número dos
nuestra letra griega coeficiente de
dilatación superficial y triángulo t que
significa diferencia de temperatura
entonces nuestra ecuación se leería
así área final es igual a área inicial
por 1 má el doble de nuestro coeficiente
de dilatación superficial por la
diferencia entre temperatura la
diferencia de temperatura de temperatura
es igual a temperatura final menos
temperatura
inicial a continuación le vamos a
mostrar un experimento de dilatación
superficial para ello necesitaremos un
recipiente preferiblemente redondo un
trozo de aluminio y plastilina la
plastilina es necesario que tenga el
área de nuestro
recipiente y necesitaremos una fuente de
calor en este caso la estufa a
continuación los pasos para nuestro
experimento tomaremos nuestro trozo de
papel Recuerden que la circunferencia
deberá tener la misma área de nuestro
recipiente se someterá Al calor y
dejaremos pasar un corto tiempo podemos
observar que después de un corto tiempo
nuestra superficie se habrá estado lo
suficiente para ser mayor que el área de
nuestro recipiente para medirlo ponemos
el trozo de aluminio tomamos la base de
nuestro recipiente y la
enmarcamos como podrán observar el área
no es la misma y la superficie se ha
dilatado la dilatación volumétrica o
cúbica es aquella que se produce cuando
las tres dimensiones de un cuerpo son
igualmente relevantes algunos ejemplos
de Estas son la estatas de jardín y los
dados de parchi o los mismos dados
de a continuación podrán observar un
experimento en el que se evidencia la
dilatación volumétrica los materiales
son los siguientes una botella un globo
y una fuente de calor en este caso
una un recipiente con agua caliente
procedimiento es el siguiente vamos a
tomar el globo y lo vamos a colocar en
el pico de la
[Música]
botella en el momento que lo tengamos
Así vamos a pasar a meterlo en el
recipiente de agua
[Música]
caliente en los cambios más comunes en
el calor sobre un material está la
dilatación del material el aumento del
tamaño esto puede pasar en una en dos o
en tres dimensiones cuando en tres
dimensiones Normalmente se refiere a los
fluidos aquí veremos como el aumento de
un fluido cuando se aplica
calor el aumento del fluido sucede por
el aumento de aire y agua que se
presenta en el líquido por consecuencia
de aumento de calor más tarde al bajar
la botella de baño maría se puede notar
claramente como el
[Música]
desciende luego por la ausencia de calor
el globo empieza a
desinflarse a continuación le
presentaremos la ecuación de dilatación
volumétrica o dilatación cúbica por aquí
tenemos que volumen final se representa
con bf bi significa volumen inicial el
número uno el número tres que todos
conocemos nuestra letra griega que es el
coeficiente de dilatación volumétrica y
el triangulito y la t es igual a la
diferencia de temperatura entonces
pasaremos a nuestra ecuación volumen
final es igual a volumen inicial por 1
más el triple del coeficiente de
dilatación volumétrica por la diferencia
entre temperatura recordemos que la
diferencia de temperatura es igual a
temperatura final menos temperatura
inicial
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