Dilatómetro
| ||||||
Dilatómetro. Es un instrumento empleado para medir
el alargamiento o encogimiento que experimenta un cuerpo al incrementar la temperatura. La medición ayuda a encontrar el coeficiente de contracción o dilatación de un material en particular, a diferentes temperaturas.
Sumario
Introducción
Todo cuerpo, como consecuencia del calor que recibe sufre algunos efectos, uno de ellos es la dilatación, la cual se define por física como el aumento de volumen de un cuerpo por efecto del calor que separa sus moléculas y disminuye su densidad. Los gases se dilatan más que los líquidos y estos mucho más que los sólidos. Este efecto se observa en los pavimentos de concreto y vías férreas o rieles, que se alargan al calentarse. En los materiales, esta propiedad se vincula con la energía de enlace mediante el coeficiente de dilatación o contracción térmica. El coeficiente de dilatación lineal es el alargamiento que experimenta un cuerpo por unidad de longitud al aumentar su temperatura de un grado. De dicho coeficiente se desprenden otros dos: el coeficiente de dilatación superficial y el de dilatación cúbica cuya magnitud es, respectivamente, dos y tres veces mayor que la del coeficiente de dilatación lineal.
Expresión matemática del coeficiente de dilatación térmica
α = 1/L*dL/dT
Donde las dimensiones generales del material en una dirección dada son L y aumentan al aumentar la temperatura T. El coeficiente de dilatación térmica describe cuánto se dilata o se contrae el material cuando cambia su temperatura.
Factores que influyen en la dilatación
- Temperatura: La temperatura es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Estado térmico de los cuerpos, o sea su mayor o menor grado de frío o de calor.
- Enlace: El coeficiente de expansión térmica de un material está relacionado con la fuerza entre enlaces atómicos. Para que los átomos se muevan saliéndose de sus posiciones de equilibrio debe introducirse energía en el material. Si un pozo de energía muy profundo causado por enlaces atómicos muy fuertes es característico del material, los átomos se separarán en un grado menor y el material tendrá un coeficiente de expansión lineal bajo.
Ejemplo
- Una barra de aluminio de 1 metro de longitud se alarga 0,000 022 38 m cuando su temperatura aumenta en un grado.
Funcionamiento
Los dilatómetros pueden fundarse en diferentes principios, a cada uno de los cuales corresponde a un aparato de índole diferente: interferómetro, comparador, etc. El método más sensible consiste en comparar la dilatación del cuerpo considerado con la de otro cuerpo patrón de dilatación perfectamente conocida y en registrar la diferencia entre ambas dilataciones. Para los líquidos se usan tubitos de cristal comparables a los de los termómetros de mercurio: al calentarse el líquido en la cubeta, sube la columna líquida por el tubo a lo largo de una escala convenientemente graduada.
Clasificación
Los tipos de dilatómetros se clasifican por la forma en cómo toman los datos ya sea:
Dilatómetro manual
Tanto la temperatura como la longitud de la muestra se toman manualmente y la corrección por expansión térmica lineal del equipo se hace posteriormente. De ejemplo tenemos el dilatómetro grabador en el cual se adquieren los datos en forma instrumental, pero la corrección por expansión del equipo se hace manualmente.
Dilatómetro de grabación automática
La corrección por expansión lo hace el equipo en forma automática.
Usos
Los dilatómetros han sido usados para control de calidad en materiales o en producción, ejemplos interesantes incluyen la manufactura de convertidores catalíticos y escudos de calor para la industria aeroespacial.
Ejemplo
Existen dilatómertros desarrollados para cumplir las demandas de la comunidad académica y laboratorios de investigación alrededor del mundo. Con este sistema se puede determinar con precisión el comportamiento expansivo de sólidos, líquidos, polvos y pastas para una gran variedad de aplicaciones. El diseño único del sistema garantiza la más alta precisión, repetibilidad y exactitud. Esta línea de dilatómetros es capaz de desempeñarse al vacío y atmósferas reductoras y oxidantes. Con el se pueden medir las siguientes propiedades físicas: expansión térmica lineal, alpha físico, temperatura de sinterización, transformaciones de fases, puntos de reblandecimiento, temperaturas de descomposición y temperaturas de transición de vidrio.
Véase también
Fuente
- Galiana Mingot, Tomás: Pequeño Larousse de Ciencias y Técnicas, Págs. 271, 374, 375 y 586, Editorial Científico-Técnica, 1988.
