El concepto de expansión térmica

Introducción:

Muchas veces hemos percibido que objetos que tocamos están más fríos o calientes que nuestras manos. Pero pocas veces pensamos ¿Qué es el calor? O ¿Cómo se genera.

El calor es una forma de las muchas en que puede presentarse la energía. El calor es una fuerza física que se manifiesta llevando la temperatura y dilatando los cuerpos y que llega a fundir los sólidos y evaporar los líquidos. Conviene notar que el calor depende de la energía cinética.

La energía trasferida entre dos cuerpos debido a la diferencia entre las temperaturas se llama calor. El calor es entonces un mecanismo de trasferencia de un cuerpo a otro. El calor aplicado a los cuerpos produce primero su dilatación, después el cambio de estado y por último la descomposición de los mismos.

Nuestra fuente inagotable de energía es el sol, es la fuente de energía más importante para nuestro planeta y todo el sistema solar. Podemos decir que el sol es una gran reacción química que produce luz y calor.

El Calentamiento produce un incremento de la energía cinética de cada molécula lo cual aumenta la presión del mismo, que a su vez es el fundamente de la dilatación térmica. La dilatación térmica tiene un fundamento físico diferente en líquidos, gases y sólidos.

En los gases las moléculas están des localizadas, por lo que a lo largo del tiempo una molécula puede llegar a ocupar cualquier posición en el ceno de la masa gaseosa.

¿Qué es la Dilatación?

Aumento de volumen de un cuerpo por la separación de sus moléculas y disminución de su densidad al elevarse su temperatura o disminuir la presión a la que está sometido, sin que se produzca ningún cambio en su naturaleza.

Aumento del diámetro o anchura de un conducto: El médico a procedido a la dilatación de una vena.

Dilatación de algo en el tiempo: La dilatación del juicio no nos favorece.

La mayoría de los cuerpos se dilatan cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Al calentar un cuerpo, las moléculas se mueven más rápido, chocan fuertemente y se separan entre ellas.

Para explicar este comportamiento, podríamos imaginar una pista de baile, en ella pueden caber muchas personas si se encuentran muy juntas y no se mueven, pero si ahora bailan despacio, entonces, ocupan más campo y chocan entre ellas; si bailan más rápidamente ocuparán aún mayor espacio y los choques serán más frecuentes.

Con las moléculas ocurre algo parecido, entre más rápido se muevan más espacio ocuparán y más choques habrá. La semejanza entre el baile y el movimiento molecular puede utilizarse para describir lo que se denomina la dilatación térmica de los cuerpos, pues, la transmisión de energía térmica da lugar a que la materia se expanda.

Esta semejanza podría servir para explicar el comportamiento de los sólidos, de los líquidos y de los gases, los cuales se dilatan al calentarse y una gran mayoría de ellos, que se contraen al enfriarse. En este último caso, las moléculas se mueven más despacio y se juntan debido a su mutua atracción.

Los constructores de casas, puentes, edificios y carreteras deben tomar en cuenta los efectos de la dilatación térmica. Por ejemplo, cuando se construye un piso de madera, se deja espacio entre los extremos y las paredes de la habitación. El espacio se deja para prevenir que la dilatación térmica pueda ocasionar torceduras o fracturas en la madera del piso; este espacio generalmente no se nota porque está cubierto por el rodapié.

¿Qué tipos de dilatación existen?

DILATACION LINEAL

La dilatación lineal es aquella la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo.

En un sólido las dimensiones son tres, pero si predomina sólo el largo sobre el ancho y el espesor o altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento en la longitud y no así en el ancho y espesor llamada dilatación lineal. Se ha demostrado en un laboratorio de Física al utilizar varillas de igual longitud y de distintas sustancias (hierro, aluminio, cobre) que el incremento en su largo (ΔL) es diferente, dependiendo así de la naturaleza del material.

Ecuación

∆L=a.Li.∆T

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