DILATACION DE SOLIDOS Y LIQUIDOS
DILATACIÓN:
Es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos por cuando aumenta su temperatura.
Fácil es probar que todos los cuerpos, salvo muy raras excepciones, se dilatan al calentarse y se contraen al enfriarse. Para ellos basta con calentar o enfriar diversos cuerpos y observar lo que ocurre.
Igualmente sencillo es probar que la dilatación se produce en todas direcciones, lo que no podría ser de otro modo desde que se trata de un aumento de volumen.
Sin embargo, de acuerdo son las características dimensionales de los cuerpos, en la práctica, se acostumbra hacer distinción entre dilatación longitudinal o lineal, dilatación superficial y dilatación cúbica.
DILATACIÓN DE LOS LÍQUIDOS
En el caso de los líquidos, salvo casos excepcionales, hablaremos exclusivamente de dilatación cúbica, por cuanto, aún en los tubos capilares de los termómetros, es necesario considerar que la dilatación en el sentido transversal influye en la dilatación lineal observada.
Por otra parte, es prácticamente imposible independizar po completo la dilatación del líquido de la experimentada por el recipiente que lo contiene, de tal modo que se hace necesario distinguir entre dilatación aparente y dilatación absoluta o verdadera del líquido.
Dilatación aparente es la dilatación que se observa en el líquido, influenciada por la que experimenta el recipiente que lo contiene.
Dilatación absoluta es la dilatación verdadera del líquido, que observaríamos si el recipiente no se dilatara.
Resulta evidente que la dilatación absoluta de un líquido equivale a la dilatación aparente observada más la que experimenta el recipiente.
O sea: D absoluta = D aparente + D recipiente
Y como se trata, en cada caso, de dilatación cúbica, se tiene que el coeficiente de dilatación absoluta del líquido es igual al coeficiente de dilatación aparente más del de dilatación cúbica del recipiente.
Luego, basta determinar el coeficiente de dilatación aparente, en la forma como se procedió para los sólidos, para que s etenga el de dilatación absoluta y, con ello, sea posible aplicar a los líquidos las mismas fórmulas de dilatación cúbica que a los sólidos.
A continuación se indican algunos coeficientes d edilatación absoluta, expresados en (ºC)-1
Liquido coeficiente de dilatación absoluta
Alcohol 0,00112
Mercurio 0,00018
Petróleo 0,00096
Agua 0,00021
En cuanto a la significación de estos coeficientes, ella puede darse, como la de cualquier coeficiente de dilatación cúbica en forma análoga a la indicada para los coeficientes de dilatación lineal.
DILATACIÓN DEL AGUA
Estudiaremos aparte el caso del agua, dado que representa características que hacen de su dilatación un caso muy especial.
Se ha podido comprobar, haciendo mediciones experimentales, que el agua, al aumentar su temperatura entre 0ºC y 4ºC se contrae en lugar de dilatarse. Cuando la temperatura sube gradualmente, desde los 4ºC, el agua empieza a dilatarse con mayor regularidad.
Este compartimiento extraordinario del agua, que algunos llaman anomalía, tiene consecuencias tan importantes como las siguientes:
a) el agua tiene su menor volumen y por consiguiente su mayor densidad a 4ºC. esto explica que para ciertas definiciones o experiencias se hable de agua destilada a 4ºC.
b) la temperatura del agua en el fondo de los grandes ríos, lagos y mares se mantiene siempre próxima a los 4ºC, lo que explica el normal desarrollo de la vida animal y vegetal en ellos en la épocas de los grandes fríos, en que se produce la solidificación del agua la solidificación del agua desde la superficie sólo hasta cierta profundidad muy relativa.
El proceso de enfriamiento del agua hasta la solidificación de la superficie es el siguiente: el agua de la superficie se enfría hasta los 4ºC y entonces baja hacia el fondo, por su mayo densidad, mientras otra más cálida ocupa su lugar. Con ésta se produce lo mismo y luego con la que sigue y así sucesivamente hasta que toda la masa del líquido está a 4ºC. al continuar enfriándose, el agua de la superficie ya no baja, pues ahora aumenta de volumen y, por lo tanto, se hace menos densa y permanece en su lugar hasta su solidificación.
