Dilatacion Térmica | Didacticiencia | Física
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.
Outlines
🔍 Dilatación y Contracción Térmica
Este párrafo introduce el fenómeno de la expansión y contracción de los materiales debido a cambios térmicos. Se mencionan ejemplos cotidianos como la deformación de pavimentos, la difícil apertura de puertas en días calurosos y los ruidos de una estufa o plancha después de apagarse. Se describe un experimento para observar la dilatación lineal en barras metálicas y la dilatación volumétrica en líquidos como el agua y el alcohol. Además, se toca el tema de la dilatación de gases y cómo se relaciona con el comportamiento de las paredes del recipiente que los contiene.
🌡️ Propiedades de la Dilatación Térmica
Este párrafo profundiza en las propiedades de la dilatación térmica, tanto en sólidos como en gases. Se describe un experimento con una botella plástica y agua caliente para ilustrar cómo los gases se expanden con el aumento de temperatura. Se explica que la dilatación térmica es el aumento de longitud, volumen u otra dimensión de un cuerpo debido al calor, mientras que la contracción térmica es el proceso inverso. Se menciona cómo las moléculas se agitan y se mueven al recibir energía, y cómo esto afecta la expansión de los materiales. También se discute la importancia del coeficiente de dilatación y cómo se utiliza en la construcción de relojes y termómetros, así como en la ingeniería para resolver problemas relacionados con el cambio de tamaño de estructuras debido a temperaturas extremas.
🛠️ Aplicaciones y Desafíos de la Dilatación Térmica
Este párrafo explora las aplicaciones prácticas y los desafíos que presenta la dilatación térmica en la vida real. Se habla sobre la sellado de envases de alimentos, la medición de presión de neumáticos en automóviles, y la construcción de infraestructuras como puentes que deben tener en cuenta los efectos de la expansión y contracción debido a las fluctuaciones térmicas. Se menciona la necesidad de diseños que permitan el crecimiento y contracción de materiales sin dañar la estructura, como espacios entre los rieles de tren y líneas de dilatación en pavimentos.
Mindmap
Keywords
💡Dilatación térmica
💡Contracción térmica
💡Coeficiente de dilatación
💡Termómetro
💡Dilatación lineal
💡Dilatación volumétrica
💡Gases
💡Relojes
💡Ingenieros
💡Presión de neumáticos
💡Vacío
Highlights
La expansión o dilatación térmica es una propiedad de toda la materia, incluyendo gases, sólidos y líquidos.
Los materiales sufren dilatación lineal cuando se calientan y contracción lineal cuando se enfría.
Los objetos como cañerías de aluminio o cobre pueden deformarse debido a la dilatación térmica.
La dilatación volumétrica de los líquidos se puede observar al calentar agua y alcohol en botellas y medir el cambio en el nivel del líquido.
Los gases también se expanden con el aumento de temperatura, pero el aumento de volumen depende del comportamiento de las paredes del recipiente.
La dilatación térmica de los gases se puede demostrar usando una botella vacía con un globo desinflado y sumergiéndola en agua caliente y fría.
La dilatación térmica se debe a que las moléculas se agitan y ocupan más espacio cuando se calientan.
Los sólidos se expanden cuando se calientan porque los átomos vibran más y se separan.
Los líquidos y gases se expanden por el mismo motivo que los sólidos - los átomos vibran y se separan al absorber energía.
El espacio entre las partículas de un material es lo que cambia con la expansión y contracción térmica.
Los coeficientes de dilatación varían entre diferentes materiales debido a sus distintas fuerzas de unión.
El conocimiento del coeficiente de dilatación ayudó a solucionar el problema del desajuste de la hora en relojes antiguos.
Los termómetros utilizan la dilatación térmica del mercurio para medir la temperatura.
Los termostatos y disyuntores de corriente eléctrica funcionan basados en el fenómeno de dilatación térmica.
Los envases de conservas se sellan en caliente para crear un vacío que ayude a preservar los alimentos al enfriarse.
La dilatación de los materiales es un desafío importante en la ingeniería, como en la construcción de puentes con vigas de metal.
Se debe dejar un espacio entre los rieles de las vías del tren para permitir la expansión y evitar daños en los rieles.
Se recomienda medir la presión de los neumáticos de un automóvil cuando está frío para tener en cuenta la expansión térmica.
Las carreteras de hormigón o baldosas de gran tamaño tienen líneas de material asfáltico a intervalos regulares para absorber la dilatación térmica.
Transcripts
[Música]
vive aquí ciencia
[Música]
física dilatación y contracción térmica
has observado el efecto que tiene el
calor o el frío en el tamaño de los
objetos conoces algunos ejemplos
te has preguntado por qué a veces en
algunas calles aparecen partes del
pavimento que se deforman o se levantan
después de un verano caluroso porque en
días de calor cuesta más cerrar algunas
puertas o como funciona un termómetro
has escuchado alguna vez los ruidos que
hace una estufa o una plancha después de
apagarse
puedes explicar estos fenómenos con tus
propias palabras
el fenómeno físico que explica todos
estos ejemplos se conoce como expansión
o dilatación térmica de los materiales y
es una propiedad que posee toda la
materia incluidos los gases sólidos y
líquidos
dilatación lineal de los sólidos
materiales
aguja
tubito de plástico transportador
soporte con prensas
barra o cañería de aluminio o cobre
mechero o soplete manual sujeta un
extremo de la barra metálica en un
soporte o una prensa de modo que su otro
extremo se apoya a la misma altura sobre
una mesa
coloca la aguja insertada en el tubito
bajo la barra de modo que la aguja quede
en forma perpendicular y en posición
vertical con el transportador de manera
que señale el ángulo de la posición de
la aguja
calienta la barra con un mechero o un
soplete manuel y anota la posición
máxima que alcanza la aguja en el
transportador
no no
o
i
o
apaga y retira el mechero o soplete
manual y ayudándote con un ventilador
enfría la barra observando la posición
de la aguja
dilatación volumétrica de los líquidos
al igual que los sólidos los líquidos
también sufren expansión en su volumen
cuando su temperatura aumenta y
contracción de su volumen cuando su
temperatura disminuye podemos observar
esto en el siguiente experimento
materiales agua y alcohol
tintes artificiales botellas de vidrio
pipeta o tubo de vidrio
tapones con orificios del diámetro de la
pipeta
hoy ya con agua
a nacer
soporte metálico llena una botella con
agua y alcohol coloreados con dientes de
diferente color e insertan sus extremos
un tapón atravesado con una pipeta o
tubo de vidrio
pues la botella dentro de un recipiente
metálico olla con agua ayudándote con el
soporte
enciende el anafre y calienta al
recipiente observando la posición del
menisco del líquido en la pipeta a
medida que se calienta el agua
anota tus observaciones
no
[Música]
coloca en el mismo recipiente la botella
con el alcohol coloreado y observa
nuevamente la posición máxima a la que
llega el menisco en la pipeta
anota tus observaciones
[Música]
la dilatación térmica también es una
propiedad de los gases sin embargo en
este caso la observación del fenómeno de
incremento de volumen en respuesta al
aumento de temperatura dependerá además
del comportamiento de las paredes del
recipiente que lo contiene observemos el
fenómeno de dilatación térmica en los
gases con el siguiente experimento
materiales botella plástica
y dos recipientes
agua caliente
agua fría globo de látex prepara dos
recipientes uno con agua fría y uno con
agua caliente y una botella vacía con un
globo desinflado en su abertura con la
botella con el globo en el recipiente
con agua caliente y después en el agua
fría
[Música]
anota tus observaciones
el fenómeno que hemos observado se
denomina dilatación térmica y
corresponde al aumento de longitud
volumen o alguna otra dimensión métrica
que sufre un cuerpo físico debido al
aumento de temperatura
la contracción térmica se refiere al
proceso inverso cuando la temperatura se
reduce
la temperatura se crea a través de la
danza de los átomos y las moléculas
cuando son expuestas a la energía
proporcionada por el calor las moléculas
se agitan y se mueven alrededor ocupando
más espacio que si estuvieran quietas
esto se puede comprobar mediante la
aplicación de calor por debajo de un
globo de aire caliente en miniatura o un
paracaídas cuando las moléculas del aire
se extienden hacia afuera y bailan de
esta manera el aire se vuelve más ligero
y se eleva podemos decir que las
moléculas se agitan cuando se calientan
todos los materiales sólidos líquidos o
gases se expanden a medida que se
calientan en el caso de los sólidos los
átomos vibran más a medida que la
temperatura aumenta de modo que los
átomos se separan y el sólido se expande
en todas direcciones los líquidos y
gases se expanden por la misma razón los
átomos vibran a medida que absorben
energía y se separan por el contrario se
contraen o se vuelven pequeños cuando se
enfrían cuando los materiales se
expanden y contraen sus partículas se
quedan del mismo tamaño es el espacio
entre las partículas el que cambia
la razón de cambio entre el tamaño y la
temperatura se denomina coeficiente de
dilatación distintos materiales tienen
diferentes fuerzas de unión y de este
modo el coeficiente de dilatación
también varía la primera aplicación del
conocimiento del coeficiente de
dilatación fue debido a la observación
del problema del desajuste de la hora en
los relojes antiguos debido a la
expansión térmica sufrida por los
péndulos de los relojes en las épocas
cálidas petrus famous gen brock
solucionó este problema recomendando el
uso del hierro a favor del bronce para
la construcción de los péndulos de los
relojes puedes inferir el como este
astrónomo llegó a esta recomendación los
termómetros usan el fenómeno de
dilatación térmica del mercurio para
indicarnos la escala de temperatura los
líquidos se dilatan más que los sólidos
y el mercurio suben el termómetro porque
se dilata más que en el recipiente de
vidrio que lo contiene
porque no podríamos usar un termómetro
de agua
como en nuestro experimento en vez de
mercurio
muchos aparatos electrónicos que
funcionan midiendo la temperatura como
los termostatos o cortando la corriente
cuando hay un sobrecalentamiento de un
circuito funcionan basados en el
fenómeno de dilatación térmica averigua
un poco más acerca de cómo funcionan los
termostatos y disyuntores de corriente
eléctrica
los envases de conservas se sellan en
caliente para que cuando se enfríen se
genere un vacío que ayuda a preservar
los alimentos eliminando el crecimiento
de microorganismos aerobios las
consecuencias de la dilatación de los
sólidos sin embargo también son un
importante desafío en el campo de la
ingeniería por ejemplo un puente
construido con vigas de metal expuesto a
condiciones climáticas que oscilan de 0
grados a 40 grados podría tener cambios
importantes en su longitud si sus
extremos son fijos se producirán
tensiones sumamente peligrosas para la
integridad de la estructura averigua
cómo es que los ingenieros resuelven
este problema
el traqueteo que escuchas en un vagón
cuando viajas en tren se debe a que las
ruedas pasan por secciones donde los
rieles están separados porque crees que
se debe dejar un espacio entre los
rieles de las vías del tren 2 cada
cierta distancia
antes de viajar se recomienda medir la
presión de los neumáticos cuando el auto
está frío
porque es esto necesario
en las carreteras de hormigón o en los
en baldosa 2 de gran tamaño se ven
intervalos regulares líneas de material
asfáltico destinadas a absorber la
dilatación producida por el calor de
otro modo la construcción saltaría en
pedazos en los días de mucho sol
ah
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