Dilatación superficial en física, fórmula, ejemplos y más

Ahora desarrollaremos la teoría de la dilatación térmica superficial en física, veremos en qué consiste, las fórmulas matemáticas para calcular las variaciones de dimensión, temperatura, etc. Empecemos.

Qué es la dilatación superficial

Una dilatación superficial es el fenómeno térmico que se produce cuando un cuerpo o material experimenta un cambio en las dimensiones de su área superficial, causado por un aumento de la temperatura; es decir aumenta el tamaño de en dos dimensiones. La dilatación superficial es más notable en cuerpos cuya forma geométrica predomínate es plana y el aumento de dimensión se nota más a los lados.

En la siguiente figura, tenemos una plancha, al principio se encuentra a una temperatura inicial To y un área superficial inicial So, esta plancha será calentada, entonces sus dimensiones aumentarán, es decir, se dilata; entonces ahora la plancha se encuentra más caliente, con una temperatura final Tf y un área superficial final Sf. Finalmente tendremos una variación de área superficial ΔS. Donde (ΔS=Sf-So)

Dilatación superficial

Ejemplos de materiales con formas geométricas pueden ser: una plancha cuadrada de acero, una chapa circular de aluminio, o cualquier material plano.

Coeficiente de dilatación térmica superficial (β)

Es evidente que los materiales tienen distintas características y propiedades, de acuerdo a ello se comportan de diversas maneras. En este caso, ocurre lo mismo, algunos materiales se dilatan con más facilidad que otros. Por ejemplo entre una plancha de aluminio y otra de acero ¿Cuál crees que se dilate más, si los calentamos a la misma variación de temperatura? Evidentemente, el aluminio se dilata con más facilidad.

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Esto ocurre porque el aluminio tiene un coeficiente de dilatación térmica más alto que el acero; en palabras simples, el coeficiente de dilatación térmica es un valor que indica la facilidad o no que posee un material para dilatarse al ser sometido al calor.

Cuanto mayor coeficiente de dilatación poseen los materiales, más fácil tienden a dilatarse, y cuanto menos coeficiente de dilatación, menos tienden a dilatarse.

Tabla de coeficiente de dilatación superficial

El coeficiente de dilatación superficial es igual al doble del coeficiente de dilatación lineal de los materiales. β=2α

Todos aquí ya conocemos los coeficientes de dilatación lineal de materiales, para saber el coeficiente de dilatación superficial, simplemente hay que multiplicarlo por 2.

  1. Fibra de carbono:2 x -0.8∙10-6 (°C)-1
  2. Cuarzo: 2 x 0,4∙10-6 (°C)-1
  3. Diamante: 2 x 1,2∙10-6 (°C)-1
  4. Pyrex: 2 x 3∙10-6 (°C)-1
  5. Vidrio: 2 x 8∙10-6 (°C)-1
  6. Plata: 2 x 9∙10-6 (°C)-1
  7. Acero: 2 x 12∙10-6 (°C)-1
  8. Oro: 2x 14∙10-6 (°C)-1
  9. Cobre: 2 x 17∙10-6 (°C)-1
  10. Latón: 2 x 18∙10-6 (°C)-1
  11. Aluminio: 2 x 23∙10-6 (°C)-1
  12. Plomo: 2 x 29∙10-6 (°C)-1
  13. Zinc: 2 x 29∙10-6 (°C)-1
  14. PVC: 2 x 52∙10-6 (°C)-1
  15. Madera de roble: 2 x 54∙10-6 (°C)-1
  16. Mercurio: 2 x 60,4∙10-6 (°C)-1

Fórmula de dilatación superficial

Ecuaciones de dilatación superficial

Donde:

  • ΔS: variación de superficie.
  • S0: superficie inicial.
  • SF: Superficie final.
  • β: coeficiente de dilatación superficial.
  • ΔT: variación de temperatura.
  • T0: temperatura inicial.
  • TF: temperatura final.

Fórmulas y ecuaciones de dilatación superficial

Fórmula de superficie inicial, coeficiente de dilatación, temperatura inicial y final.
Ecuaciones para calcular superficies y temperaturas en dilatación superficial.

Variación o incremento porcentual de área superficial

Cundo un cuerpo es sometido a cambios de temperatura, experimenta variación de su área superficial, dicha variación también se puede expresar en términos porcentuales, para calcular ese incremento, podemos emplear la fórmula:

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Incremento porcentual de área superficial

Quiere decir que la variación de área superficial, expresado en porcentaje (%) es igual a división del valor de dicha variación superficial entre el valor del área superficie inicial, todo ello multiplicado por 100%.

Ejemplos de dilatación superficial en física

  • Una plancha de acero sometido al calor
  • Una calamina de metal en el sol
  • La base y paredes de una olla en a vida cotidiana
  • Un agujero

7 comentarios en «Dilatación superficial en física, fórmula, ejemplos y más»

  1. Me ayudó a comprender mejor q lo que me explicó el profe aunque igual, el del problema era yo, DIOS los bendiga a todos los que lean este mensaje.

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  2. Muy didáctica. Excelente.
    Una recomendación siempre hace falta ejemplos de ejercicios con áreas de cuadrados, rectángulos, circulo, cilindros. Para mejor comprensión en las aplicaciones.

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