¿Alguna vez has visto una vía de tren? Entre dos piezas consecutivas de carril hay un espacio. Asimismo, los puentes de hormigón muy largos no se construyen en un solo bloque. Están formados por varios bloques de hormigón, construidos uno al lado del otro. Estos espacios los dejan los constructores porque la mayoría de los materiales se expanden al aumentar la temperatura.
Por lo tanto, cuando se calienta un material (o sustancia), sus dimensiones cambian. En la mayoría de los casos que involucran sólidos, estas variaciones se notan fácilmente, pero una observación riguroso es capaz de indicar los factores que influirán en el proceso de dilatación que sufre el sustancia.
Como la expansión es causada por el aumento de temperatura, podemos decir que cuanto mayor es el aumento de temperatura, mayor es la expansión. Así, para variaciones de temperatura no muy grandes, la dilatación de la longitud es proporcional a ella, siendo normalmente imperceptible.
En cuanto a la expansión lineal, podemos afirmar que el tipo de material influye en la expansión de la sustancia. Esta característica de los materiales se puede representar mediante un número llamado coeficiente de expansión que se obtiene experimentalmente y eso informa cuánto se expande una unidad de longitud de la sustancia cuando sufre una variación de temperatura de 1 ° C.
Cómo cada uno de estos factores (variación de temperatura, longitud inicial de la barra y material del que consiste en) influencias la expansión puede ser traducida matemáticamente por una muy sencillo. Veamos la figura de arriba, en ella tenemos una barra metálica de longitud L0 y temperatura inicial T0, a calentarse durante un cierto período de tiempo, tendrá una longitud final L y una temperatura final A.
De esta forma, la barra sufre una dilatación lineal ΔL que se puede calcular por la diferencia entre L y L0 cuando sufrió una variación en su temperatura (ΔT) calculada entre T y T0. Entonces tenemos:
ΔL = L0 .α .ΔT o L = L0 (1+ α.ΔT)
En SI, la longitud inicial de la barra se da en metros, el coeficiente de expansión lineal del material α se da en K-1 y el cambio de temperatura ΔT se da en K. Sin embargo, es más común utilizar el coeficiente de expansión del material en ° C-1 y variación de temperatura en ° C.
Por Domitiano Marques
Licenciada en Física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm