Page 363 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

344 Capítulo 16 Temperatura y dilatación

Estrategia para resolver problemas J

Tem peratura y dilatación por tres, respectivamente, los valores lineales dados en
la tabla 16.1.
1. Lea el problema detenidamente y después trace un bos­
quejo, marcando la información proporcionada. Use 5. Cuando se le pida determinar un valor inicial o final de
subíndices cero para distinguir entre los valores inicia­ longitud, área, volumen o temperatura, generalmente
les y finales de longitud, área, volumen y temperatura. es más fácil calcular primero el cambio en ese paráme­
tro y luego resolver el valor inicial o final. Por ejem­
2. No confunda temperaturas específicas t con interva­
plo, puede determinar la temperatura final íy.calculando
los de temperatura At. La práctica de usar la marca de
primero Ai y luego sumando o restando para encontrar
grado antes y después del símbolo es útil, por ejemplo,
tf .
55°C - 22°C = 33°C.
6 . La dilatación simultánea de diferentes materiales debe
3. Para problemas de dilatación asegúrese de incluir la
ajustarse teniendo en cuenta los diferentes grados de
unidad de temperatura con la constante para evitar mul­
dilatación de cada uno de ellos. Para un líquido que se
tiplicar por el intervalo de temperatura incorrecto. Si el
encuentra dentro de un recipiente sólido, el incremento
coeficiente es 1/°C, entonces el intervalo At debe estar
o decremento neto en volumen es igual a la diferen­
en grados Celsius.
cia en los cambios experimentados por cada material.
4. Los coeficientes de dilatación de área y volumen para
Véase el ejemplo 16.6.
sólidos pueden determinarse multiplicando por dos o
La dilatación anómala del agua

Suponga que se llena el bulbo del tubo de la figura 16.15 con agua a 0°C de modo que el
estrecho cuello se llene parcialmente. La dilatación o contracción del agua se puede medir
fácilmente observando el nivel del agua en el tubo. A medida que se incrementa la tempera­
tura del agua, el agua contenida en el tubo baja gradualmente indicando una contracción. La
contracción continúa hasta que la temperatura del bulbo y la del agua son de 4°C. Cuando
la temperatura aumenta por arriba de 4°C, el agua cambia de dirección y se eleva en forma
continua, indicando la dilatación normal con un incremento de temperatura. Esto significa
que el agua tiene su volumen mínimo y su densidad máxima a 4°C.
La variación en la densidad del agua con la temperatura se muestra gráficamente en
la figura 16.16. Si estudiamos la gráfica en la zona de las altas temperaturas, notamos que la
densidad aumenta gradualmente hasta un máximo de 1.0 g/cm3 a 4°C. Luego, la densidad
decrece de forma gradual hasta que el agua alcanza el punto de congelación. El hielo ocupa
un volumen mayor que el agua y a veces, cuando se forma, puede causar que se rompan las
tuberías de agua si no se toman las debidas precauciones.

o°c 4°C 8°C
Figura 16.15 La dilatación irregular del agua. A medida que se aumenta la temperatura del vital líquido de
0 a 8°C, primero se contrae y después se dilata.