¿Qué es la dilatación volumétrica? - Definición, formulas, características y ejemplos

Cuando se trabaja con sustancias y cuerpos, tanto en física como en química hay que tener muchos factores en cuenta. Pues, cualquier irregularidad podría presentar un peligro físico o riesgo de pérdida del trabajo. En ese sentido, el volumen, temperatura, calor y la dilatación térmica de la materia son relevantes. Por ello, en este artículo veremos lo que es o significa dilatación volumétrica, además de sus funciones, características y unidad de medida.

¿Qué es exactamente la dilatación volumétrica?

Al trabajar con cuerpos, materia o masa en física es siempre importante hacer un análisis volumétrico. Es decir, hacer cálculos y mediciones para ver cómo reacciona dicho cuerpo durante el estudio que se realiza. En ese sentido, es importante destacar que no todos reaccionan igual al ser expuestos al calor, al frío o a sustancias químicas. Puesto que cada uno posee características diferentes.

El proceso de dilatación volumétrica se entiende como un efecto secundario en el que un cuerpo sufre una alteración en su materia, en sus tres dimensiones. Por lo general, los cuerpos grandes sufren la variación al exponerse al calor o altas temperaturas. Produciéndose así un aumento en el volumen en cuanto a ancho, espesor y también la altura.  Aunque existen otros en los que el efecto es lo contrario, se encoge.

¿Qué es la dilatación volumétrica de líquidos?

A este proceso también se le conoce como dilatación térmica, puesto que se produce en la mayoría de ocasiones por efecto del calor y la temperatura. En los líquidos lo que es la dilatación volumétrica es bastante peculiar, pues no ocurre en forma de expansión cuando se somete a calor. En ese caso, un objeto sólido, como un hielo, se derrite debido a la fuerza térmica.

De modo que, lo que antes ocupaba un volumen específico por el hielo, pasa a expandirse un poco más por el líquido. Sucede lo contrario cuando se le aplica frío, donde el líquido se congela, modificando la estructura de la materia. Por tanto, en agua y otros líquidos es diferente.

¿Qué es la dilatación volumétrica de sólidos?

Un ejemplo de dilatación volumétrica en cuerpos sólidos notorios se puede encontrar en un objeto cúbico de cobre. También en uno cilíndrico compuesto de hierro e incluso en las esferas, en donde no importa el material de su composición. En ellos, el calor genera más energía cinética y altera las propiedades de la masa. Por lo que, crece en todas sus dimensiones y el cambio se percibe con facilidad.

¿Qué es la dilatación volumétrica del aluminio?

El aluminio también sufre una dilatación cuando se le aplica calor. Estos sólidos son de los más blandos, por lo que no es necesario tanta energía para moldearlos. Los ejemplos más comunes son los vasos de aluminio. Ahora bien, cuando se encuentra en estado líquido es importante no exceder la temperatura a fin de no generar gas tóxico.

¿Cuál es la fórmula para calcular la dilatación volumétrica de líquidos?

La fórmula para calcular la dilatación térmica de un elemento es sencilla si se tienen los datos adecuados. En ese sentido, ΔV = Vo x Y x ΔT. Lo que significa que, la dilatación volumétrica se obtiene del resultado de la multiplicación del volumen inicial por el coeficiente de dilatación. A eso hay que multiplicarle la variación de temperatura.

En caso de no poseer esos datos, se pueden utilizar otros cálculos en los que se solicita la temperatura inicial y la final. También el volumen al comienzo o el resultante, en física, esta fórmula es muy común de ver cuando se trabaja en calcular la dilatación térmica y lo que es la expansión de materia de un determinado objeto.

Características de la dilatación volumétrica

En las características principales de la dilatación volumétrica se debe mencionar que es un proceso que aumenta el tamaño o proporciones de un material. Otra de ellas, es que precisa de altas temperaturas y calor a fin de modificar la estructura de la materia. Procedimiento que se emplea en las aleaciones y construcciones.

Otra característica es que el proceso depende del tipo de material que se desea cambiar. En ese sentido, un líquido, un gas o un sólido no poseen la misma estructura, ni tampoco el coeficiente de dilatación. Es decir, que no cuentan con la misma densidad volumétrica ni propiedades.

¿Cuál es el coeficiente de la dilatación volumétrica?

El coeficiente de dilatación volumétrica se puede considerar como una constante dentro de la fórmula que permite calcular el resultado. Pues, la Y aparece siempre como un elemento necesario, sin embargo, también es una variable porque cambia dependiendo del tipo de elemento que se utiliza. En ese sentido, los diferentes líquidos o sólidos existentes tienen distinta composición.

Por ejemplo, el coeficiente aluminio de dilatación del aluminio es de 69 por 10 a la menos 6 según la unidad de medida. El del vidrio es de solo tres, mientras que el oro asciende a catorce. El agua posee un porcentaje algo siguiendo la unidad de medida común, pues es de 210, el mercurio tiene 180 y la gasolina precisa de 950.

Ejemplos de la dilatación volumétrica en la vida cotidiana

Veamos algunos ejemplos de dilatación térmica. Comencemos con un líquido como el agua en una botella, que aumenta el volumen cuando se pasa un tiempo en un refrigerador y se congela.

Una carretera, con el tiempo y la constante exposición al sol, produce una pequeña dilatación que se convierte en grietas. En cuanto a sólido, también es válido mencionar el metal, que se tiende a moldear cuando sufre la fuerza de la energía cinética. Un gas no tiene estas propiedades, pero se sabe que, al colocar más calor de la cuenta en un líquido, se puede evaporar, lo que tiende a ser peligroso en estos casos.