Se tienen 3 barras de diferentes materiales a una misma temperatura inicial, realiza las operaciones necesarias y completa la tabla que se muestra a continuación.
Barra Longitud
inicial (m)
Temperatura
inicial (°C)
Temperatura
final (°C)
Longitud
final (m) Dilatación
Acero
10
20 60
Hierro 10
20 60
Aluminio 10
20 60
¿Cuál barra se dilató más? ¿Por qué?
Respuestas a la pregunta
Aluminio, ya que tiene mayor coeficiente de dilatación
La barra que se dilató más fue la barra de aluminio, debido a que tiene un coeficiente de dilatación térmica mayor.
¿Qué es la dilatación térmica?
Los materiales metálicos presentan una característica interesante y es que si los mismos son sometidos a un cambio de temperatura cambian de tamaño; así al calentarse se expanden y al enfriarse se contraen. Esta característica se denomina dilatación térmica.
En nuestro caso la dilatación térmica será lineal y la podemos cuantificada mediante la fórmula:
Donde:
- L = longitud final
- L₀ = longitud inicial
- α = coeficiente de dilatación térmica
- Δt = variación de temperatura
Como se tiene tres barras de diferentes materiales, se procede:
- Acero: α = 1,1.10⁻⁵(ºC)⁻¹: L = 10 cm.(1 + 1,1.10⁻⁵(ºC)⁻¹(60ºC - 20ºC)) = 10,0044 cm
- Hierro: α = 1,2.10⁻⁵(ºC)⁻¹: L = 10 cm.(1 + 1,2.10⁻⁵(ºC)⁻¹(60ºC - 20ºC)) = 10,0048 cm
- Aluminio: α = 2,4.10⁻⁵(ºC)⁻¹: L = 10 cm.(1 + 2,4.10⁻⁵(ºC)⁻¹(60ºC - 20ºC)) = 10,0096 cm
En conclusión, la barra que más se expande es la de aluminio, esto por tener un mayor coeficiente de dilatación térmica.
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