Cuando un cuerpo aumenta su
temperatura, las partículas se mueven más deprisa, por lo que necesitan más
espacio para desplazarse. Es por ello que el cuerpo necesita aumentar su
volumen.
La dilatación térmica es el proceso
por el cual los cuerpos aumentan su volumen cuando se aumenta su temperatura.
Cuando en lugar de aumentar, la
temperatura disminuye, el volumen del cuerpo también lo hace, hablándose en
estos casos de contracción térmica.
De entre los estados de agregación
de la materia estudiados, el estado sólido es el que tiene las fuerzas de
cohesión más fuertes, por lo que resulta más difícil observar la dilatación que
en líquidos y gases. En función del número de dimensiones que predominan en el
cuerpo, podemos distinguir tres casos:
1. Dilatación
lineal
2. Dilatación
superficial
3. Dilatación
volumétrica
Dilatación Lineal:
Se produce cuando predomina una
dimensión frente a las otras dos. Ejemplos de cuerpos que se dilatan
linealmente son: varillas, alambres, barras...
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.
El
Coeficiente de dilatación lineal (α) es el cociente entre la variación de
longitud (ΔL) de una varilla y el producto de su longitud inicial (Li) por la
variación de la temperatura (ΔT).
ΔL = α . Li . ΔT
A continuación les dejo un applet con un ejemplo de dilatación lineal para que puedan entender de mejor manera el concepto.
Dilatación Superficial:
Ahora en un sólido, cuando las
dimensiones predominantes son el largo y el ancho sobre el espesor o altura,
como ser una chapa o una lámina, al exponerse a la acción del calor habrá un
incremento o variación en la superficie (ΔS) y no así en el espesor llamada
dilatación superficial. Para calcular la superficie final (Sf) de un sólido
plano, la fórmula será:
Sf
= Si .(1 + β . ΔT)
El coeficiente de dilatación
superficial ( β ) resultará de ser el doble del valor del coeficiente de
dilatación lineal (α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de
dos dimensiones largo y ancho, el cálculo es:
β = 2 . α
Dilatación Volumétrica:
En los sólidos, cuando predominan
sus tres dimensiones como el largo, ancho y altura, siendo un prisma, una
esfera, un cubo, etc, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento o
variación en el volumen (ΔV) se denomina dilatación cúbica o volumétrica. Para
calcular el volumen final (Vf) en un sólido la fórmula será:
Vf
= Vi .(1 + γ . ΔT)
El coeficiente de dilatación cúbica
( γ ) resulta al ser el triple del valor del coeficiente de dilatación lineal
(α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de tres dimensiones
largo, ancho y altura, el cálculo es:
γ = 3 . α
