Expansión térmica es la tendencia de la materia al cambio de volumen en respuesta a los cambios de temperatura.
* sólidos: Expanda en las tres dimensiones (longitud, ancho y altura) cuando se calienta. Esto se debe a que los átomos vibran más vigorosamente a temperaturas más altas, separándose más.
* líquidos: Expandirse de manera similar a los sólidos, aunque su expansión suele ser más significativa.
* Gases: Expandirse significativamente cuando se calienta. Esto se debe al aumento de la energía cinética de las moléculas de gas, lo que hace que se muevan más rápido y chocen con las paredes del contenedor con más frecuencia.
La cantidad de expansión depende de:
* El material: Diferentes materiales se expanden a diferentes tasas. Por ejemplo, el acero se expande más que el cobre para el mismo cambio de temperatura.
* El cambio de temperatura: Cuanto mayor sea el cambio de temperatura, mayor será la expansión.
* El volumen inicial: Un volumen mayor experimentará un cambio mayor en el volumen para el mismo cambio de temperatura.
Ejemplos prácticos de expansión térmica:
* puentes: Los espacios están integrados en puentes para permitir la expansión y la contracción debido a los cambios de temperatura.
* termómetros: La expansión de mercurio o alcohol en un tubo de vidrio se usa para medir la temperatura.
* tiras bimetálicas: Estos se utilizan en termostatos y otros dispositivos donde se debe detectar un cambio de temperatura.
Fórmula para expansión térmica:
El cambio en el volumen (ΔV) debido a la expansión térmica se puede calcular usando la fórmula:
ΔV =V₀ * β * ΔT
Dónde:
* ΔV es el cambio en el volumen
* V₀ es el volumen inicial
* β es el coeficiente de expansión del volumen para el material
* Δt es el cambio de temperatura
Es importante tener en cuenta que esta fórmula se aplica a materiales isotrópicos uniformes y se puede adaptar para expansión lineal (cambio de longitud) o expansión del área (cambio en el área de superficie).
