Dilatación Térmica: Resumen de Estudio

1. Idea central

• La dilatación térmica es el aumento de tamaño de un cuerpo cuando aumenta su temperatura.
• El cuerpo no gana materia, solo sus partículas se mueven más y se separan.
• La contracción térmica es lo contrario: al enfriarse, las partículas se calman y el cuerpo se encoge.
• Temperatura: medida de qué tan agitadas están las partículas. Más agitación = más temperatura.
• Analogía: como un bus lleno donde todos están quietos y luego empiezan a estirarse y necesitan más lugar.
• Ejemplos reales: cables eléctricos que cuelgan más en verano, juntas en puentes y vías del tren para no deformarse.

2. Los tres tipos de dilatación

• Lineal: solo importa el largo. Para rieles, alambres y barras.
• Superficial: importa el área. Para planchas, pisos y latas.
• Volumétrica: importa el volumen total. Para líquidos y tanques.

3. Fórmulas clave

• Cambio de temperatura: ΔT = Tf - T0
• Dilatación lineal: ΔL = L0 · α · ΔT
• Largo final: Lf = L0 + ΔL = L0 · (1 + α · ΔT)
• L0 es el largo inicial, α es el coeficiente de dilatación lineal propio de cada material, en 1/°C
• Dilatación superficial: ΔA = A0 · β · ΔT
• Dilatación volumétrica: ΔV = V0 · γ · ΔT
• Relación en sólidos: β ≈ 2 · α y γ ≈ 3 · α

4. ¿Qué material se dilata más?

• Aluminio: 23 × 10⁻⁶ 1/°C → mucho
• Cobre: 17 × 10⁻⁶ 1/°C → bastante
• Acero: 12 × 10⁻⁶ 1/°C → medio
• Vidrio: 9 × 10⁻⁶ 1/°C → poco
• Cuarzo: 0.5 × 10⁻⁶ 1/°C → casi nada
• El aluminio se dilata casi el doble que el acero.

5. Ejemplo modelo

• Riel de acero: L0 = 10 m, T0 = 10°C, Tf = 40°C, α = 12 × 10⁻⁶ 1/°C
• ΔT = 40 - 10 = 30°C
• ΔL = 10 · 12 × 10⁻⁶ · 30 = 0.0036 m = 3.6 mm
• Lf = 10 + 0.0036 = 10.0036 m
• Parece poco, pero en vías de kilómetros se suma y por eso se dejan juntas de expansión.

6. Para recordar en el examen

• El cambio depende de 3 cosas: tamaño inicial, cuánto sube la temperatura y el material.
• Usa lineal para largos, superficial para áreas y volumétrica para volúmenes.
• Aunque sean pocos milímetros por metro, pueden romper puentes o vías si no se deja espacio libre.