Serway-septima-edicion-castellano

TABLA 19.1
Coeficientes de expansión promedio para algunos materiales cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de
Coeficiente de
expansión
expansión
lineal
volumétrica
promedio
promedio
Material () (°C) 1 Material () (°C) 1
Aluminio 24 10 6 Alcohol, etílico 1.12 10 4
Latón y bronce 19 10 6 Benceno 1.24 10 4
Cobre 17 10 6 Acetona 1.5 10 4
Vidrio (ordinario) 9 10 6 Glicerina 4.85 10 4
Vidrio (Pyrex) 3.2 10 6 Mercurio 1.82 10 4
Plomo 29 10 6 Trementina 9.0 10 4
Acero 11 10 6 Gasolina 9.6 10 4
Invar (aleación NiFe) 0.9 10 6 Aire a a 0°C 3.67 10 3
Concreto 12 10 6 Helio a 3.665 10 3
a
Los gases no tienen un valor específico para el coeficiente de expansión volumétrica porque
la cantidad de expansión depende del tipo de proceso por el que pasa el gas. Los valores que se
proporcionan aquí suponen que el gas experimenta una expansión a presión constante.
Sección 19.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos 539
Al dividir ambos lados por V i y aislar el término V/V i , se obtiene el cambio fraccionario
en volumen:
¢V
V i
3a ¢T 3 1a ¢T 2 2 1a ¢T 2 3
Puesto que T 1 para valores representativos de T ( 100°C), se desprecian los
términos 3( T) 2 y ( T) 3 . Al hacer esta aproximación, es claro que
¢V
V i
3a ¢T S ¢V 13a2V i ¢T
Al comparar esta expresión con la ecuación 19.6 se demuestra que
3
En forma similar, puede demostrar que el cambio en área de una placa rectangular está
dada por A 2A i T (consulte el problema 41).
Como indica la tabla 19.1, cada sustancia tiene su propio coeficiente de expansión
promedio. Un mecanismo simple, llamado tira bimetálica, que se encuentra en dispositivos
prácticos como termostatos, usa la diferencia en coeficientes de expansión para diferentes
materiales. Consiste de dos tiras delgadas de metales distintos enlazados juntos. A medida
que la temperatura de la tira aumenta, los dos metales se expanden por cantidades diferentes
y la tira se dobla como se muestra en la figura 19.9.
Temperatura
ambiente
Acero
Latón
a)
Temperatura
más alta
Tira
bimetálica
Pregunta rápida 19.3 Si se le pide hacer un termómetro de vidrio muy sensible,
¿cuál de los siguientes líquidos de trabajo elegiría? a) mercurio, b) alcohol, c) gasolina,
d) glicerina.
Pregunta rápida 19.4 Dos esferas se hacen del mismo metal y tienen el mismo radio,
pero una es hueca y la otra sólida. Las esferas se someten al mismo aumento de temperatura.
¿Cuál esfera se expande más? a) La esfera sólida se expande más. b) La esfera
hueca se expande más. c) Ambas se expanden en la misma cantidad. d) No hay suficiente
información para decirlo.
Encendido
25C
b)
Apagado
30C
Figura 19.9 a) Una tira
bimetálica se dobla a medida que
la temperatura cambia, porque
los dos metales tienen diferentes
coeficientes de expansión.
b) Una tira bimetálica usada en
un termostato para interrumpir o
hacer contacto eléctrico.