Ejemplos de Dilatación
En física, la dilatación es un cambio de volumen que ocurre en las sustancias gaseosas, líquidas o sólidas, cuando se les ha aumentado la temperatura. Por ello se le conoce también como dilatación térmica. Con la temperatura mayor, las partículas tienen más energía cinética, por lo que se agitarán más y su espacio intermolecular promedio se hará más grande. Abarcarán más volumen.
Dilatación en cada estado de la materia
Dependiendo del estado de agregación de la sustancia, ya sea gaseoso, líquido o sólido, será la manera en la que pasará la dilatación.
Si es gaseosa, sus partículas se van a agitar más y se van a expandir para quedar más dispersas en el ambiente, si no están confinadas. Por otro lado, si se encuentra en un recipiente cerrado, las moléculas del gas van a golpear más fuerte y con más frecuencia las paredes de su contenedor. Como el volumen del recipiente no puede cambiar, esto resultará en más presión.
Si es líquida, sus partículas se moverán con mayor libertad y habrá un ligero aumento de volumen; esto si están expuestas al ambiente o confinadas en un recipiente que no llenan por completo. Ocurre un caso especial con el agua (H2O) entre los 0°C y los 4°C. A los 4°C alcanza su densidad máxima de 1000 kg/m3, porque ocupa menos volumen. Esto quiere decir que a los 4°C se contrae. Si se calienta de 0°C a 4°C, el agua se contrae.
Si es sólida y el aumento de temperatura es de unos pocos grados, sus partículas van a desordenarse hasta aumentar el espacio entre ellas. Esto origina el aumento de volumen. El fenómeno se puede apreciar mejor en los metales. Si el metal tiene forma de barra, se notará que su longitud crecerá. A esto se le llama dilatación lineal.
Dilatación lineal
La dilatación lineal se observa en los metales, y es el crecimiento que se observa en su longitud cuando se le somete a calentamiento. En museos de física, este fenómeno se explica con una barra horizontal que se calienta con una flama. Uno de sus extremos podrá tocar una campana o un objeto colgante al alargarse.
Se ha estudiado para cada metal la capacidad de alargarse respondiendo al aumento de la temperatura, y se han establecido los llamados Coeficientes de dilatación lineal, valores numéricos con unidades que hacen referencia a esto y se han convertido en una propiedad física de los metales. Se representan con la letra griega α y sus unidades son: °C-1 o K-1.
Algunos ejemplos de Coeficientes de dilatación lineal son:
- Litio: 46*10-6 K-1
- Sodio: 71*10-6 K-1
- Aluminio: 23.1*10-6 K-1
- Titanio: 8.6*10-6 K-1
- Zinc: 30.2*10-6 K-1
- Vanadio: 8.4*10-6 K-1
- Hierro: 11.8*10-6 K-1
- Cobalto: 13*10-6 K-1
- Zirconio: 5.7*10-6 K-1
- Tungsteno: 4.5*10-6 K-1
- Platino: 8.8*10-6 K-1
- Potasio: 83.3*10-6 K-1
- Magnesio: 24.8*10-6 K-1
- Níquel: 13.4*10-6 K-1
- Paladio: 11.8*10-6 K-1
- Oro: 14.2*10-6 K-1
- Plata: 18.9*10-6 K-1
- Cromo: 4.9*10-6 K-1
- Escandio: 10.2*10-6 K-1
- Osmio: 5.1*10-6 K-1
Dilatación en otros ámbitos
El término dilatación también aplica a la respuesta de algunos tejidos u órganos a ciertos estímulos externos. Por ejemplo, las pupilas se dilatan para permitir que más luz pase a nuestros ojos y así podamos explorar nuestro entorno. También se contrae cuando hay demasiada luz, para permitir el paso de poca y que no se dañe el ojo.
Ejemplos de dilatación
- Las vías del tren se alargan a mediodía, cuando la luz solar incide directamente con su calor. En la noche se contraen al no estar expuestas a esta fuente de calor.
- Una puerta de lámina que recibe el sol en el transcurso del día se dilata y es incluso difícil manipularla. Cuando llega la noche, se ha enfriado un poco y es más fácil de manejar.
- Los globos aerostáticos flotan en el aire debido a que el calentamiento del quemador dilata el aire dentro de él, permitiendo que sea menos denso y se eleve.
- El mercurio líquido dentro de un termómetro se dilata al entrar en contacto con el calor corporal del paciente. Gracias a la calibración del termómetro, se puede saber a qué temperatura está esa parte del cuerpo.
- Las pupilas se dilatan para permitir el paso de más luz cuando es de noche, y que no perdamos la visibilidad.
- Las arterias se dilatan para permitir un paso más abundante de sangre, y así se oxigene mejor el cuerpo con la hemoglobina que lleva la sangre.
- La plata se dilata 18.9 micrómetros por cada grado Kelvin que se calienta.
- El oro se dilata 14.2 micrómetros por cada grado Kelvin que se calienta.
- El platino se dilata 8.8 micrómetros por cada grado Kelvin que se calienta.
- El tungsteno se dilata 4.5 micrómetros por cada grado Kelvin que se calienta.
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