SERWAY - JEWETT

Sección 19.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos 537
Pregunta rápida 19.2 Considere los siguientes pares de materiales. ¿Cuál par representa
dos materiales, uno de los cuales es el doble de caliente que el otro? a) agua en ebullición
a 100°C, un vaso con agua a 50°C, b) agua en ebullición a 100°C, metano congelado a
50°C, c) un cubo de hielo a 20°C, flamas de un tragafuego de circo a 233°C, d)
ninguno de estos pares.
EJEMPLO 19.1
Conversión de temperaturas
En un día la temperatura alcanza 50°F, ¿cuál es la temperatura en grados Celsius y en kelvins?
SOLUCIÓN
Conceptualizar En Estados Unidos una temperatura de 50°F se entiende muy bien. Sin embargo, en muchas otras partes
del mundo, esta temperatura puede no tener sentido porque las personas están familiarizadas con la escala de temperatura
Celsius.
Categorizar
Este ejemplo es un simple problema de sustitución.
Sustituya la temperatura dada en la ecuación 19.2: T C
5
9 1T F 322
5
9 150 322 10°C
Use la ecuación 19.1 para encontrar la temperatura Kelvin: T T C 273.15 10°C 273.15 283 K
Un conjunto de equivalentes de temperatura relacionados con el clima que conviene tener en mente es que 0°C es (literalmente)
congelación a 32°F, 10°C es fresco a 50°F, 20°C es temperatura ambiente, 30°C es caliente a 86°F y 40°C es un día
caluroso a 104°F.
19.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos
El estudio del termómetro líquido utiliza uno de los cambios mejor conocidos en una
sustancia: a medida que aumenta la temperatura, su volumen aumenta. Este fenómeno,
conocido como expansión térmica, juega un papel importante en numerosas aplicaciones
de ingeniería. Por ejemplo, las juntas de expansión térmica, como las que se muestran
en la figura 19.7, se deben incluir en edificios, autopistas de concreto, vías ferroviarias,
paredes de ladrillo y puentes, para compensar los cambios dimensionales que ocurren a
medida que cambia la temperatura.
La expansión térmica es una consecuencia del cambio en la separación promedio entre
los átomos en un objeto. Para entender este concepto, en su modelo conecte a los átomos
mediante resortes rígidos, como se mostró en la sección 15.3 y que aparece en la figura
George Semple
a) b)
George Semple
Figura 19.7 a) Las juntas de expansión térmica se usan para separar secciones de autopistas en los
puentes. Sin estas juntas, las superficies se pandearían debido a expansión térmica en días muy calientes
o se fracturarían debido a contracción en días muy fríos. b) La junta vertical larga se llena con un
material suave para permitir que la pared se expanda y contraiga a medida que cambia la temperatura
de los ladrillos.