1. Calor y movimiento molecular:
* Cuando calienta un material, está aumentando esencialmente la energía cinética de sus átomos y moléculas. Esto hace que vibren más rápido y se muevan más vigorosamente.
* A medida que las moléculas se mueven más, tienden a ocupar un volumen mayor, lo que lleva a la expansión.
2. Expansión térmica:
* Expansión lineal: Los sólidos se expanden en las tres dimensiones (longitud, ancho y altura). Esto se llama expansión lineal. El cambio de longitud (ΔL) es proporcional a la longitud original (L), el cambio de temperatura (ΔT) y el coeficiente de expansión lineal (α) para el material:ΔL =αLΔT.
* Expansión de volumen: Los líquidos y los gases se expanden en las tres dimensiones, lo que resulta en la expansión del volumen. El cambio en el volumen (ΔV) es proporcional al volumen original (V), el cambio de temperatura (ΔT) y el coeficiente de expansión del volumen (β) para el material:ΔV =βVΔT.
3. Fuerzas intermoleculares:
* La fuerza de las fuerzas intermoleculares entre las moléculas también juega un papel.
* fuerzas más fuertes (como en los sólidos) dan como resultado una menor expansión para un cambio de temperatura dado.
* fuerzas más débiles (como en gases) dan como resultado una expansión más significativa.
4. Excepciones y consideraciones:
* El agua es una excepción notable: El agua se expande cuando se congela, por eso flota el hielo. Esto se debe a los enlaces de hidrógeno que forman una estructura cristalina que ocupa más espacio que el agua líquida.
* Cambios de fase: Los materiales también pueden cambiar las fases (sólido, líquido, gas) debido a los cambios de temperatura. Estos cambios de fase implican cambios de volumen significativos.
En resumen, la expansión y la contracción de los materiales con los cambios de temperatura es una consecuencia directa de la energía cinética aumentada o disminuida de los átomos y moléculas dentro del material, lo que lleva a cambios en el espacio promedio entre ellos. .
