Dilatación térmica para niños
La dilatación térmica es cuando un objeto físico se hace más grande (aumenta su longitud, superficie o volumen) porque su temperatura sube. Imagina que calientas algo y se estira o se hincha. Por otro lado, la contracción térmica es lo contrario: el objeto se encoge o se hace más pequeño cuando su temperatura baja.
Dilatación Térmica: ¿Qué es y por qué ocurre?
La dilatación térmica es un fenómeno que ocurre en casi todos los materiales cuando se calientan. Es importante entenderla porque afecta cómo se construyen puentes, vías de tren y otras estructuras. Si no se tiene en cuenta, los materiales podrían romperse o deformarse.
¿Cómo se mide la dilatación de los materiales?
Para medir cuánto se dilata un material, usamos algo llamado "coeficiente de dilatación". Este número nos dice cuánto cambia el tamaño de un material por cada grado que sube su temperatura. Hay diferentes tipos de dilatación, dependiendo de si el material cambia de largo, de área o de volumen.
Dilatación Lineal: El cambio de longitud
La dilatación lineal ocurre cuando un objeto se estira o se encoge principalmente en una dirección, como una barra de metal. Piensa en las vías del tren: en verano, se calientan y se hacen un poco más largas. Por eso, los ingenieros dejan pequeños espacios entre los rieles para que puedan expandirse sin doblarse.
La longitud final de un objeto después de calentarse se puede calcular con una fórmula sencilla. Necesitas saber su longitud inicial, el cambio de temperatura y su coeficiente de dilatación lineal.
| Símbolo | Nombre | Unidad |
|---|---|---|
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Coeficiente de dilatación lineal | °C−1 |
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Longitud inicial | m |
 |
Longitud final | m |
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Temperatura inicial | °C |
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Temperatura final | °C |
Dilatación Superficial: El cambio de área
La dilatación superficial se refiere al aumento del área de un objeto, como una lámina de metal. Cuando calientas una placa cuadrada, no solo se hace más larga, sino también más ancha, lo que significa que su superficie total aumenta.
El coeficiente de dilatación de área nos dice cuánto aumenta la superficie de un material. Para la mayoría de los sólidos, este coeficiente es aproximadamente el doble del coeficiente de dilatación lineal.
| Símbolo | Nombre | Unidad |
|---|---|---|
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Coeficiente de dilatación de área | °C−1 |
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Área inicial | m2 |
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Área final | m2 |
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Temperatura inicial | °C |
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Temperatura final | °C |
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Dilatación Cúbica: El cambio de volumen
La dilatación cúbica, también conocida como dilatación volumétrica, es el cambio en el volumen total de un objeto debido a un cambio de temperatura. Esto ocurre en sólidos, líquidos y gases. Por ejemplo, si calientas el aire dentro de un globo, el globo se inflará porque el aire se expande.
El coeficiente de dilatación volumétrico nos dice cuánto cambia el volumen de un material. En los sólidos, este coeficiente es aproximadamente tres veces el coeficiente de dilatación lineal. Esto significa que si una barra se alarga un poco, su volumen total aumenta mucho más.
La Causa de la Dilatación: ¿Por qué se expanden los materiales?
Para entender por qué los materiales se dilatan, debemos pensar en sus partículas más pequeñas: los átomos y las moléculas.
¿Qué pasa en los sólidos?
En los sólidos, los átomos están muy juntos y vibran en sus lugares fijos, como si estuvieran unidos por pequeños resortes. Cuando un sólido absorbe calor, la energía de sus átomos aumenta. Esto hace que vibren con más fuerza y se separen un poco más entre sí. El efecto combinado de todos estos pequeños movimientos es que el objeto completo aumenta de tamaño.
¿Qué pasa en los gases?
En los gases, las moléculas no están fijas; se mueven libremente y chocan entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene. Cuando un gas se calienta, sus moléculas se mueven más rápido y con más energía. Esto hace que choquen con más fuerza y más a menudo contra las paredes, aumentando la presión. Si el recipiente puede expandirse (como un globo), el gas aumentará su volumen.
Véase también
En inglés: Thermal expansion Facts for Kids
- Coeficiente de dilatación
- Termodinámica
- Ley de Charles
- Termometría
- Dilatación térmica negativa
