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Coeficiente de expansión térmica medido
Definición 
El coeficiente de expansión térmica para el agua oceánica, medido, tiene la forma que se indica en la siguiente gráfica:
Es importante destacar que, dependiendo del contenido de sal, existe un rango en el que el coeficiente de expansión térmica es negativo:
Para un contenido de sal superior a 24.695 ppt, hay un rango de temperatura en el cual el coeficiente de expansión térmica es negativo, lo que significa que a medida que aumenta la temperatura, el volumen se contrae.
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Causa cambio de signo en coeficiente de expansión térmica
Imagen
La causa de que el coeficiente de expansión térmica tenga un rango en el cual es negativo puede explicarse mediante la forma en que las moléculas se reagrupan al disminuir la temperatura antes de pasar al estado sólido. Durante el rango de temperaturas entre 273 K y 277 K, las moléculas de agua tienden a formar cadenas que ocupan un mayor volumen. Esta configuración molecular explica por qué a temperaturas más bajas el volumen aumenta.
Esta imagen ilustra cómo las moléculas de agua se agrupan en cadenas a temperaturas entre 273 K y 277 K, lo cual provoca un incremento en el volumen. A medida que la temperatura disminuye, las moléculas se acercan y forman enlaces más estables, lo que da lugar a la expansión del volumen. Sin embargo, una vez que la temperatura desciende lo suficiente y el agua se solidifica, las moléculas se empaquetan en una estructura cristalina más ordenada, lo que resulta en una disminución del volumen.
Este fenómeno se conoce como "anomalía del agua" y es una característica única de este compuesto. La explicación detallada de este comportamiento implica conceptos como la estructura molecular del agua y la formación de puentes de hidrógeno, que son fundamentales para comprender por qué el coeficiente de expansión térmica de agua muestra este rango negativo de temperaturas.
En resumen, el rango en el cual el coeficiente de expansión térmica del agua es negativo se debe a la forma en que las moléculas de agua se reorganizan y forman cadenas a bajas temperaturas, lo cual incrementa el volumen. Esta explicación se apoya en la comprensión de la estructura molecular y los enlaces de hidrógeno presentes en el agua.
ID:(11986, 0)
Tabla de coeficiente de expansión térmica
Nota
A continuación se enumeran los coeficientes de expansión térmica en función de la temperatura y salinidad:
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Expansión térmica
Storyboard
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,
luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Variable
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Ecuaciones
El coeficiente de expansi n t rmica esta definido mediante
Para el caso del agua oce nica se trabaja con el volumen espec fico
en vez del volumen $V$. Por ello se puede realizar un cambio de variable quedando el coeficiente de dilataci n t rmica como
Ejemplos
Simulación del proceso de dilatación volumétrica inducido por la temperatura. Al aumentar la temperatura del agua, el volumen resultante se expande.
El coeficiente de expansi n t rmica para el agua oce nica, medido, tiene la forma que se indica en la siguiente gr fica:
Es importante destacar que, dependiendo del contenido de sal, existe un rango en el que el coeficiente de expansi n t rmica es negativo:
Para un contenido de sal superior a 24.695 ppt, hay un rango de temperatura en el cual el coeficiente de expansi n t rmica es negativo, lo que significa que a medida que aumenta la temperatura, el volumen se contrae.
La causa de que el coeficiente de expansi n t rmica tenga un rango en el cual es negativo puede explicarse mediante la forma en que las mol culas se reagrupan al disminuir la temperatura antes de pasar al estado s lido. Durante el rango de temperaturas entre 273 K y 277 K, las mol culas de agua tienden a formar cadenas que ocupan un mayor volumen. Esta configuraci n molecular explica por qu a temperaturas m s bajas el volumen aumenta.
Esta imagen ilustra c mo las mol culas de agua se agrupan en cadenas a temperaturas entre 273 K y 277 K, lo cual provoca un incremento en el volumen. A medida que la temperatura disminuye, las mol culas se acercan y forman enlaces m s estables, lo que da lugar a la expansi n del volumen. Sin embargo, una vez que la temperatura desciende lo suficiente y el agua se solidifica, las mol culas se empaquetan en una estructura cristalina m s ordenada, lo que resulta en una disminuci n del volumen.
Este fen meno se conoce como "anomal a del agua" y es una caracter stica nica de este compuesto. La explicaci n detallada de este comportamiento implica conceptos como la estructura molecular del agua y la formaci n de puentes de hidr geno, que son fundamentales para comprender por qu el coeficiente de expansi n t rmica de agua muestra este rango negativo de temperaturas.
En resumen, el rango en el cual el coeficiente de expansi n t rmica del agua es negativo se debe a la forma en que las mol culas de agua se reorganizan y forman cadenas a bajas temperaturas, lo cual incrementa el volumen. Esta explicaci n se apoya en la comprensi n de la estructura molecular y los enlaces de hidr geno presentes en el agua.
A continuaci n se enumeran los coeficientes de expansi n t rmica en funci n de la temperatura y salinidad:
El problema de trabajar con el volumen en el caso del agua marina es que este depende de las variaciones de temperatura, salinidad y presi n. Por otro lado, la masa es menos sensible a dichas variaciones, por lo que tiene sentido trabajar con lo que llamamos el volumen espec fico, que se calcula dividiendo el volumen $V$ por la masa $M$:
$\displaystyle\frac{V}{M}$
Sin embargo, $M/V$ representa la densidad, por lo que el volumen espec fico se define como:
La dilataci n t rmica, representada por $\alpha$, se puede definir como la relaci n entre la variaci n de volumen $\Delta V/V$ ante un incremento de la temperatura $\Delta T$. Matem ticamente, se expresa de la siguiente manera:
El signo positivo est asociado al hecho de que un aumento de temperatura $\Delta T > 0$ resulta en una expansi n del volumen $\Delta V > 0$.
El coeficiente de dilatación térmica ($k_T$) presenta una forma similar a el compresividad isotermica ($k_p$) y el coeficiente de contracción halina ($k_i$). Sin embargo, en lugar de depender de ERROR:8848, asociado a la variación de la presión ($\Delta p$) o la variación del volumen especifico por cambio en la temperartura ($\Delta\alpha_T$), en este caso está vinculado a la derivada parcial de la volumen respecto de la salinidad a temperatura y presión constante ($\Delta V_{i,pT}$).
En el contexto oceánico, trabajamos con el volumen especifico ($\alpha$) en lugar de ERROR:8848. Por lo tanto, el coeficiente de contracción asociado debe expresarse de la siguiente manera:
El signo negativo refleja el hecho de que un aumento en la salinidad produce un incremento en la densidad. Dado que el volumen específico es el inverso de la densidad, un aumento en la densidad implica necesariamente una disminución del volumen específico.
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