Trabajo final Física 2: Vanessa Jacqueline Valle Arroyo 2°V T/M: Dilatacion: Lineal, superficial, cubica

DILATACIÓN LINEAL

La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.
Para estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra metálica de longitud inicial L₀ y temperatura θ₀.
Si calentamos esa barra hasta que la misma sufra una variación de temperatura Δθ, notaremos que su longitud pasa a ser igual a L.

Formula: LF-LO/LO(TF-T0)

LF= Long. final (mts)
LO=Long. inicial (mts)
Tf=Temperatura final (°C)
T0=Temperatura inicial (°C)
a= Cieficiente de dilatacion lineal (1/°C)

Tabla de coeficientes de dilatacion lineal:

DILATACION DE AREA

Cuando un área o superficie se dilata, lo hace incrementando sus dimensiones en la misma proporción. Por ejemplo, una lámina metálica aumenta su largo y ancho, lo que significa un incremento de área. La dilatación de área se diferencia de la dilatacion lineal porque implica un incremento de área.
El coeficiente de dilatación de área es el incremento de área que experimenta un cuerpo de determinada sustancia, de área igual a la unidad, al elevarse su temperatura un grado centigrado. Este coeficiente se representa con la letra griega gamma (γ). El coeficiente de dilatación de área se usa para los sólidos. Si se conoce el coeficiente de dilatación lineal de un solido, su coeficiente de dilatación de área será dos veces mayor.

FORMULA: AF=[A0(1+r(Tf-T0) r=2a

DILATACION CUBICA

Al fenómeno por el que los cuerpos experimentan una variación de volumen al modificar su temperatura, se le llama dilatación. La variación de volumen de un sólido o un líquido depende de su naturaleza, generalmente la dilatación en los gases es mayor que en los líquidos y en éstos es mayor que en los sólidos
•Dilatación Cúbica :
Se contempla en aquellos cuerpos en los que las tres dimensiones son parecidas.
Para estudiar la dilatación cúbica hay que definir una propiedad de la materia, llamada coeficiente de dilatación cúbica () : Es el aumento que experimenta cada unidad de volumen de la sustancia al aumentar 1 ºC su temperatura.

FORMULA: Vf= V0[1+B(Tf-T0) B= 3a

CALOR LATENTE

Cuando ofrecemos energía térmica a una substancia, su temperatura no varía, pero su estado de agregación se modifica, este es el llamado calor latente. Esta magnitud física que informa de la cantidad de energía térmica (calor) que una unidad de masa de una substancia debe perder o recibir para que ella cambie de estado físico, o sea, pase del solido al liquido y del liquido al gaseoso y asi en los demás casos.

Af=Calor latente de fusión (cal/gr)
Q=Calor suministro (cal)
m=Masa de la sustancia (gr)
Ce=Hielo
Df=Diferencia de temperaturas
Af=Calor latente

Para calcular la cantidad de calor que se requiere, para cambiar de estado solido (hielo) a vapor se necesitan 5 formulas:

Q1.- Para Derretír el hielo
Q=(m)(Ce)(Df)

Q2.- Para Convertirlo en agua
Q= (m)(Af)

Q3.- Para que hierba el agua
Q=(m)(CeH₂O)(Df)

Q4.- Para evaporirsarse
Q=(m)(Av)

Q5.- Convertida en vapor
Q=(Cevapor)(DT)

QT= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5. (Calor requerido)

A continuacion un video donde se muestra la determinacion de calor de fusion de hielo:
VIDEO

LEY DE LOS GASES

Ley de Boyle

La propuso Boyle en 1662, e indica que cuando se aumenta la presión sobre un gas a temperatura constante y sin cambiar la cantidad de gas, el volumen que ocupa el gas disminuye de forma inversamente proporcional a la presión ejercida (que la presión sea doble significa que el volumen pasa a ser la mitad).
Se explicita como PV=cte, o bien P_iV_i=P_fV_f, donde i se refiere a la situación inicial del gas y f a la final.
En la imagen hay un jeringa que tiene la punta cerrada con pegamento. Al empujar el émbolo, cada vez resulta más difícil comprimir, y en el momento en que se suelta, vuelve a la situación inicial. Analizando el proceso, al aumentar la presión se produce una disminución de volumen, de acuerdo con la ley de Boyle.
En la simulación siguiente vas a trabajar numérica y gráficamente con la ley de Boyle.

Formulas utilizadas: (P1)(V1)=(P2)(V2)

*P1=(P2)(V2)/V1 *P2=(P1)(V1)/V2

*V1=(P2)(V2)/P1 *V2=(P1)(V1)/P2

Ley de Charles

Es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa k. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye.

Cuando aumentamos la temperatura de un gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen.

FORMULA: V1/TI=V2/T2

Ley de Gay-Lusaac

Esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente:

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.

Esto significa que:

Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.

Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

Si lo llevamos al plano matemático, esto queda demostrado con la siguiente ecuación:

la cual nos indica que el cociente entre la presión y la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante.

Llevemos esto a la práctica y supongamos que tenemos un gas, cuyo volumen (V) no varía, a una presión P₁ y a una temperatura T₁. Para experimentar, variamos la temperatura hasta un nuevo valor T₂, entonces la presión cambiará a P₂, y tendrá que cumplirse la siguiente ecuación: