Dilatacion Térmica | Didacticiencia | Física

VTRChile
15 Mar 201710:56

Summary

TLDREl script de video explora el fenómeno de la expansión y contracción térmica de los materiales, una propiedad fundamental de la física que afecta a gases, sólidos y líquidos. Mediante experimentos sencillos, se demuestra cómo el aumento de temperatura provoca el aumento del volumen y la longitud de los objetos, y cómo la disminución de la temperatura tiene el efecto contrario. Se explica que los coeficientes de dilatación varían entre los materiales debido a sus distintas fuerzas de unión. Además, se mencionan aplicaciones prácticas de este fenómeno, como en la construcción de relojes, termómetros, envases de alimentos, y la ingeniería civil. Finalmente, se destaca la importancia de entender y gestionar la dilatación térmica en la construcción y el diseño de estructuras para evitar daños y garantizar la seguridad.

Takeaways

  • 🔥 El fenómeno de expansión o dilatación térmica afecta a todos los materiales, incluyendo gases, sólidos y líquidos.
  • 🌡️ Los objetos cambian de tamaño debido al calor o el frío; por ejemplo, el pavimento se deforma en verano.
  • 🚪 Algunas puertas pueden requerir más esfuerzo para cerrar en días cálidos debido a la dilatación térmica.
  • 🌡️ Los termómetros funcionan gracias a la dilatación térmica del mercurio o del alcohol, que se expande con el calor.
  • 💥 Los ruidos de una estufa o una plancha después de apagarse pueden deberse a la expansión y contracción térmica del metal.
  • 📏 La dilatación lineal de los sólidos se puede medir usando una barra metálica y una aguja, como en un experimento descrito.
  • 🌀 Los líquidos también se expanden en volumen cuando la temperatura aumenta y se contraen cuando disminuye, lo que se puede observar con agua y alcohol en botellas.
  • 🏺 La dilatación volumétrica es una propiedad de los gases, y el aumento de volumen depende de la temperatura y del comportamiento de las paredes del recipiente.
  • 🔵 Los materiales sólidos se expanden cuando se calientan porque los átomos vibran más y se separan, lo que aumenta el espacio entre ellos.
  • 🔵 Los líquidos y gases se expanden por el mismo motivo que los sólidos, debido a la vibración y separación de los átomos al absorber energía.
  • 🔧 El coeficiente de dilatación varía entre diferentes materiales y es importante en la ingeniería para prever y diseñar estructuras que soporten cambios de temperatura.
  • 🕰️ La primera aplicación conocida del coeficiente de dilatación fue para solucionar el desajuste de la hora en relojes antiguos debido a la expansión térmica.
  • 🌡️ Los termómetros utilizan el mercurio, que se dilata más que otros líquidos, para medir la temperatura.
  • ⚙️ Muchos dispositivos electrónicos, como termostatos y disyuntores de corriente, funcionan midiendo la temperatura y utilizan el fenómeno de dilatación térmica.
  • 🥫 Los envases de conservas se sellan en caliente para crear un vacío que ayude a preservar los alimentos cuando se enfrían.
  • 🌉 Los desafíos de la dilatación térmica en la ingeniería, como en la construcción de puentes, deben ser considerados para evitar tensiones peligrosas en la estructura.
  • 🚂 El traqueteo en un tren se debe a las expansiones y contracciones térmicas de los rieles, que deben tener espacios para permitir estos cambios.
  • 🚗 Se recomienda medir la presión de los neumáticos cuando el auto está frío, ya que la presión puede variar con la temperatura.
  • 🏢 En las carreteras y baldosas de gran tamaño, se dejan intervalos para absorber la expansión producida por el calor y prevenir daños en la construcción.

Q & A

  • ¿Qué fenómeno físico se refiere a la expansión o contracción de los materiales debido a cambios en la temperatura?

    -El fenómeno físico que se refiere a la expansión o contracción de los materiales debido a cambios en la temperatura se conoce como expansión o dilatación térmica.

  • ¿Por qué a veces las puertas se cierran con más dificultad en días de calor?

    -En días de calor, el metal de los marcos de las puertas se expande debido a la dilatación térmica, lo que puede hacer que queden estrechas y se cierren con más dificultad.

  • ¿Cómo funciona un termómetro?

    -Un termómetro funciona utilizando el fenómeno de dilatación térmica de los líquidos, generalmente de mercurio o alcohol, que se expande cuando se calienta y se contrae cuando se enfría, lo que permite medir la temperatura.

  • ¿Qué es la dilatación lineal de los sólidos?

    -La dilatación lineal de los sólidos es el aumento de longitud que experimentan los materiales sólidos cuando su temperatura aumenta, manteniendo proporcional la distancia entre sus átomos.

  • ¿Cómo se puede observar la dilatación volumétrica de los líquidos?

    -La dilatación volumétrica de los líquidos se puede observar utilizando un tubo de vidrio o pipeta insertado en un recipiente con el líquido, donde el cambio en el volumen del líquido causa un cambio en la posición del menisco en el tubo.

  • ¿Cómo afecta la dilatación térmica a los gases?

    -La dilatación térmica en los gases se manifiesta como un aumento de volumen cuando la temperatura aumenta, siempre y cuando el recipiente que los contiene permita esta expansión, de lo contrario, puede haber un aumento de presión.

  • ¿Cómo se relaciona la dilatación térmica con el movimiento de las partículas en un material?

    -La dilatación térmica está relacionada con el movimiento de las partículas en un material porque, cuando se calienta, las partículas se agitan más y ocupan más espacio, lo que causa la expansión del material. Al enfriarse, las partículas se mueven menos y se acostumbran, lo que resulta en la contracción.

  • ¿Por qué los termómetros no utilizan agua como líquido indicador en lugar de mercurio?

    -Los termómetros no utilizan agua porque, aunque los líquidos se dilatan más que los sólidos, el agua congelaría en temperaturas bajas y su dilatación no es lineal a lo largo de su escala de temperatura, mientras que el mercurio se dilata uniformemente y tiene un rango de trabajo más amplio.

  • ¿Cómo los ingenieros resuelven los problemas de dilatación térmica en estructuras grandes como puentes?

    -Los ingenieros resuelven los problemas de dilatación térmica en estructuras grandes como puentes incluyendo expansiones, zonas de deformación controlada y materiales con coeficientes de dilatación bajos para minimizar el impacto de los cambios de temperatura.

  • ¿Por qué se recomienda medir la presión de los neumáticos de un automóvil cuando está frío?

    -Se recomienda medir la presión de los neumáticos cuando el automóvil está frío porque la presión puede aumentar cuando los neumáticos se calientan al moverse, y una presión incorrecta puede afectar la eficiencia y la seguridad del vehículo.

  • ¿Cómo ayuda la dilatación térmica en la conservación de los alimentos en los envases de conservas?

    -La dilatación térmica ayuda en la conservación de los alimentos en los envases de conservas al permitir que, una vez sellados en caliente, se enfríen y se forme un vacío dentro del envase, lo que reduce la presión y evita el crecimiento de microorganismos aerobios.

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