Expansión Lineal de la Materia

Cuando un metal se calienta este se expande, la imagen muestra que al aplicar calor el metal se expande y cambia de color. Foto en Unsplash por Julessa Barnes en https://unsplash.com/photos/a-pencil-on-a-table-dKtE7wFsoEY

Objetivos:

Terminada la lección podrás:

Explicar los conceptos fundamentales de la expansión lineal de la materia.

Elba M Sepulveda

Intoducción

La expansión lineal de la materia, también conocida como dilatación lineal, se refiere al aumento en la longitud de un material sólido cuando se incrementa su temperatura. Este fenómeno ocurre debido al aumento en la agitación térmica de las partículas que componen el material, lo que provoca que se separen unas de otras, resultando en un incremento en el espacio entre ellas.

Aquí hay algunos puntos clave para entender este concepto:

Fundamento:

A nivel microscópico, los átomos y moléculas que constituyen la materia vibran constantemente.
Al aumentar la temperatura, esta vibración se intensifica, lo que lleva a un mayor espaciamiento promedio entre las partículas.

Como resultado, el material se expande en todas sus dimensiones, incluyendo su longitud.

Factores que influyen:

Material: Cada material tiene un coeficiente de dilatación lineal específico, que determina cuánto se expande por cada grado de aumento de temperatura.
Cambio de temperatura: Cuanto mayor sea el cambio de temperatura, mayor será la expansión lineal.
Longitud inicial: La expansión lineal es proporcional a la longitud inicial del material.

Aplicaciones y consideraciones:

La expansión lineal es un factor importante a considerar en la ingeniería y la construcción. Por ejemplo, se deben dejar juntas de dilatación en puentes y vías férreas para evitar daños por la expansión térmica.
También se aprovecha en aplicaciones como termostatos bimetálicos, donde la diferencia en la expansión de dos metales se utiliza para controlar la temperatura.

Fórmula:

La dilatación lineal de un cuerpo se calcula mediante la fórmula ΔL = α * L₀ * ΔT, donde:

ΔL es la variación en la longitud del objeto.
α es el coeficiente de dilatación lineal del material.
L₀ es la longitud original del objeto.
ΔT es la variación en la temperatura.

En resumen, la expansión lineal es un fenómeno físico que describe cómo los materiales sólidos cambian su longitud en respuesta a cambios de temperatura, y es crucial en diversas aplicaciones prácticas.