¿El orificio de un anillo metálico se agranda o se estrecha al calentar?

El orificio se agranda. Todas las longitudes, incluido el diámetro del hueco, crecen como ΔL = α L₀ ΔT. El metal no «invade» el agujero: el mismo resultado se obtiene si se recorta mentalmente un disco y se calienta aparte.

¿Para qué sirven las juntas de dilatación en puentes y vías?

Son holguras para el alargamiento al calentar y el acortamiento al enfriar. Sin ellas el riel o el tramo empujan contra los apoyos, aparecen tensiones de compresión enormes y puede haber pandeo o rotura.

¿Es constante el coeficiente α a cualquier temperatura?

No: es una aproximación. En un intervalo moderado se toma α constante; con saltos grandes de T o en un cálculo preciso se usa α(T).

¿Por qué distintos materiales se alargan distinto con el mismo ΔT?

El valor de α está ligado a la rigidez y a la forma del potencial interatómico. En el invar y el diamante los enlaces son más rígidos y α es menor; con enlaces débiles la distancia media crece más con la temperatura.

Dilatación térmica

Alargamiento lineal ΔL = α L₀ ΔT; comparación de la barra de referencia y la longitud tras calentar o enfriar.

Sobre el modelo

La dilatación térmica: la longitud de una barra cambia con la temperatura según ΔL = α L₀ ΔT, donde α es el coeficiente de dilatación lineal y L₀ la longitud a la temperatura inicial. En pantalla se compara la barra de referencia con la calentada o enfriada. En la escala microscópica, el aumento de la distancia media entre átomos se debe a la anharmonicidad del potencial. El modelo es lineal: α constante, material isótropo, sin tensiones por dilatación impedida. Se varían L₀, ΔT y α.

Para quién: Secundaria: dilatación lineal; introducción a las deformaciones térmicas.

Conceptos clave

dilatación térmica lineal
coeficiente de dilatación lineal
cambio de longitud ΔL
cambio de temperatura ΔT
longitud inicial
contracción térmica
anharmonicidad

Cómo funciona

La mayoría de los sólidos se dilatan un poco al calentar: el cambio relativo de longitud es proporcional al cambio de temperatura, ΔL/L₀ = α ΔT, en el régimen lineal. En pantalla se compara una barra de referencia de longitud L₀ con la barra después de ΔT; cada material tiene su α. Un ΔT negativo acorta la barra.

Preguntas frecuentes

¿El orificio de un anillo metálico se agranda o se estrecha al calentar?: El orificio se agranda. Todas las longitudes, incluido el diámetro del hueco, crecen como ΔL = α L₀ ΔT. El metal no «invade» el agujero: el mismo resultado se obtiene si se recorta mentalmente un disco y se calienta aparte.
¿Para qué sirven las juntas de dilatación en puentes y vías?: Son holguras para el alargamiento al calentar y el acortamiento al enfriar. Sin ellas el riel o el tramo empujan contra los apoyos, aparecen tensiones de compresión enormes y puede haber pandeo o rotura.
¿Es constante el coeficiente α a cualquier temperatura?: No: es una aproximación. En un intervalo moderado se toma α constante; con saltos grandes de T o en un cálculo preciso se usa α(T).
¿Por qué distintos materiales se alargan distinto con el mismo ΔT?: El valor de α está ligado a la rigidez y a la forma del potencial interatómico. En el invar y el diamante los enlaces son más rígidos y α es menor; con enlaces débiles la distancia media crece más con la temperatura.

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