Dilatación lineal: qué es, tipos, cómo calcular y ejemplos

La dilatación lineal es cuando el aumento de volumen de un cuerpo sólido se produce en una sola dimensión, su longitud.

La expansión lineal es el nombre del fenómeno donde un cuerpo con forma alargada sufre un aumento en su longitud debido al aumento de temperatura.

Además, la expansión que sufre este cuerpo depende de factores como la variación de temperatura y el coeficiente  de  expansión.

¿Qué es la dilatación lineal?

En resumen, la dilatación lineal es cuando el aumento de volumen de un cuerpo se produce sólo en una dimensión, en su longitud .

Por lo tanto, este proceso ocurre solo en materiales sólidos sometidos a calentamiento térmico.

Un buen ejemplo de esto son las vías del tren. Esto se debe a que las vías del tren están sujetas a altas temperaturas cuando pasan los vagones.

Así, se produce la agitación de los átomos que la constituyen, lo que hace que se expanda el camino de hierro. Sin embargo, como este fenómeno es bien conocido, los raíles tienen margen para aumentar de volumen.

Es decir, hay pequeños espacios que se dejaron a propósito para que los rieles aumentaran de volumen. De esta forma, si no existieran estos espacios, los raíles se doblarían. 

De todos modos, cabe señalar que también existen otros tipos de dilatación térmica, además de la lineal . Son la dilatación superficial y la dilatación volumétrica.

Calificaciones

Primero, la expansión térmica es el aumento de tamaño de los cuerpos debido al aumento de la agitación térmica de las moléculas.

En resumen, con el aumento de la temperatura, las moléculas comienzan a moverse en mayores amplitudes. Como resultado, ocupan más espacio. Finalmente, la dilatación térmica se puede clasificar en 3 tipos:

1- Dilatación lineal

En la dilatación lineal, el aumento de volumen se produce en una sola dimensión, su longitud. Este tipo de dilatación se produce en cuerpos con forma alargada, como cables, alambres y barras metálicas.

1- Dilatación superficial

En la dilatación superficial, la dimensión se refleja tanto en el largo como en el ancho . Suele presentarse en objetos con  forma superficial, como placas de metal y azulejos, por ejemplo.

2- Dilatación volumétrica

Finalmente, en la dilatación volumétrica, la dimensión se refleja no solo en largo y ancho, sino también en profundidad.

Este tipo de dilatación suele darse en líquidos y gases. Sin embargo, también puede ocurrir en sólidos que tienen dimensiones de tamaños similares.

El cálculo de la dilatación lineal

El cálculo de la dilatación lineal se realiza mediante la fórmula: ΔL = L0.α.Δθ. Por lo tanto, tenemos que:

ΔL  = Variación de longitud
L 0  = Longitud inicial
α  = Coeficiente de dilatación lineal
Δθ = Variación de temperatura

Como ya sabes, las vías del tren tienen juntas de dilatación para permitir que las vías se levanten y evitar que se doblen.

Otro buen ejemplo de expansión lineal son los alambres de los postes. En días calurosos, los hilos presentan una catenaria más acentuada, a medida que aumenta la longitud de los hilos.

Coeficientes de dilatación lineal

El aumento de la dimensión de un cuerpo (como barras y alambres) ocurre proporcionalmente al aumento de temperatura . Por lo tanto, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la expansión.

Ya que la dilatación también depende del tipo de material del que esté hecho el cuerpo. En este sentido, los coeficientes indican la tendencia de los materiales a aumentar de volumen.

Por eso es necesario conocer los coeficientes de cada tipo de material. De esta forma, a través de los coeficientes, puedes hacerte una idea de cómo varía la dilatación de los materiales cuando se exponen al calor .

Algunos ejemplos de esto son:

  • Acero = 11.10-6

  • Concreto = 12.10-6

  • Aluminio = 22.10-6

  • Plomo = 27.10-6

  • Cobre = 17.10-6

  • Hierro = 12.10-6

  • Vidrio = 8.10-6

  • Vidrio Pyrex = 3.2.10-6

Fíjate que en los ejemplos, la que menos se dilata es la pira, que tiene un coeficiente menor . Por otro lado, el plomo tiene el coeficiente más alto y es el que más se expande .

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