Mapa mental: Mapa Mental de la Dilatación Térmica

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Mapa Mental de la Dilatación Térmica

Contenido del mapa

Dilatación térmica — Aumento de tamaño por el calor porque las partículas vibran más y se separan.
- Origen del fenómeno — El calor agita las partículas y les hace ocupar más espacio.
  - Temperatura — Mide qué tan agitadas están las partículas; más agitación es más temperatura.
  - Dilatación — El cuerpo crece con el calor sin ganar materia, solo se separan sus partículas.
  - Contracción — Al enfriarse, las partículas se calman y el cuerpo se encoge.
- Dilatación lineal — Solo mira el largo en rieles, alambres y barras.
  - Fórmula del alargamiento — ΔL = L0 · α · ΔT depende del largo inicial, del material y del cambio de temperatura.
  - Largo final — Lf = L0 + ΔL, que también se escribe como L0 · (1 + α · ΔT).
  - Cambio de temperatura — ΔT = Tf - T0; solo importa cuánto cambió la temperatura.
- Área y volumen — Para planchas importa el área y para líquidos el volumen total.
  - Dilatación superficial — ΔA = A0 · β · ΔT sirve para planchas, pisos y latas.
  - Dilatación volumétrica — ΔV = V0 · γ · ΔT sirve para líquidos y tanques.
  - Relación con alfa — En sólidos, β ≈ 2·α y γ ≈ 3·α porque crece a lo largo, ancho y alto.
- Coeficiente por material — Alfa dice qué tan sensible es cada material al calor.
  - Se dilatan mucho — Aluminio con 23×10⁻⁶ y cobre con 17×10⁻⁶ son los más sensibles.
  - Dilatación media — El acero con 12×10⁻⁶ se dilata casi la mitad que el aluminio.
  - Se dilatan poco — Vidrio con 9×10⁻⁶ y cuarzo con 0.5×10⁻⁶ casi no cambian.
- En la vida real — Aunque el cambio es pequeño, en estructuras grandes se acumula.
  - Puentes y vías — Dejan juntas de expansión para no deformarse ni romperse con el calor.
  - Cables eléctricos — Cuelgan más en verano porque se alargan y en invierno se tensan.
  - Ejemplo del riel — Riel de acero de 10 m de 10°C a 40°C se alarga 3.6 mm hasta 10.0036 m.

La dilatación térmica es el aumento de tamaño de un cuerpo cuando aumenta su temperatura. No gana materia, solo sus partículas se mueven más rápido, vibran con más fuerza y necesitan más espacio, por lo que se separan un poco. Lo contrario es la contracción térmica: al enfriarse, las partículas se calman y el cuerpo se encoge.

Para estudiarla distinguimos tres casos según lo que nos importe medir. La dilatación lineal sirve para rieles, alambres y barras y solo mira el largo con la fórmula ΔL = L0 · α · ΔT. La dilatación superficial mira el área de planchas y pisos con ΔA = A0 · β · ΔT, y la volumétrica mira el volumen de líquidos y tanques con ΔV = V0 · γ · ΔT. En la mayoría de los sólidos se cumple que β ≈ 2·α y γ ≈ 3·α.

El cambio depende de tres cosas: el tamaño inicial, cuánto cambia la temperatura (ΔT = Tf - T0) y el material, representado por el coeficiente α. El aluminio se dilata mucho (23×10⁻⁶), seguido del cobre (17×10⁻⁶), el acero es medio (12×10⁻⁶), el vidrio es poco (9×10⁻⁶) y el cuarzo casi nada (0.5×10⁻⁶). Por eso se elige el material según se quiera movimiento o estabilidad.

Aunque el efecto parece pequeño, se acumula en estructuras grandes. Un riel de acero de 10 m que pasa de 10°C a 40°C se alarga 3.6 mm hasta medir 10.0036 m. Por eso los puentes y vías dejan juntas de expansión y los cables cuelgan más en verano que en invierno.