Dilatacion Termica Materia

¿Por qué se dilatan los cuerpos?
Cuando un cuerpo aumenta su temperatura, las partículas se mueven más deprisa, por lo que necesitan más espacio para desplazarse. Es por ello que el cuerpo necesita aumentar su volumen.
La dilatación térmica es el proceso por el cual los cuerpos aumentan su volumen cuando se aumenta su temperatura.
Cuando en lugar de aumentar, la temperatura disminuye, elvolumen del cuerpo también lo hace, hablándose en estos casos de contracción térmica.
Estos fenómenos son especialmente importantes a la hora de fabricar determinadas estructuras como por ejemplo las vías de tren. Las industrias que fabrican los rieles los entregan con una longitud de unos 12 m. Es necesario unirlos (generalmente abulonados) para formar las vías. Durante el día la temperatura ambienteque pueden llegar a soportar ronda entorno a los 40° e incluso el acero puede alcanzar una temperatura muy superior. Dicha temperatura provoca dilataciones en las vías favoreciendo que en las uniones se provoquen deformaciones. Por esta razón,  justamente en dichas uniones se deja una separación de unos 5 mm denominados junta de dilatación. 

El problema de esta separación es que es incompatiblecon el desplazamiento de los trenes de alta velocidad (250 km/h) ya que generan mucho ruido al circular el tren por ellas y las ruedas y rieles sufrirían roturas. La tecnología moderna ha logrado soldaduras especiales que absorben las dilataciones, por lo tanto hay tramos de muchos kilómetros (varias decenas) sin separaciones aunque en las cercanías de las estaciones de ferrocarril se siguenutilizando ya que por esas zonas los trenes deben disminuir mucho su velocidad.





Dilatación de sólidos
De entre los estados de agregación de la materia estudiados, el estado sólido es el que tiene las fuerzas de cohesión más fuertes, por lo que resulta más difícil observar la dilatación que en líquidos y gases. En función del número de dimensiones que predominan en el cuerpo, podemos distinguirtres casos:
1. Dilatación lineal
2. Dilatación superficial
3. Dilatación volumétrica
Dilatación lineal
Se produce cuando predomina una dimensión frente a las otras dos. Ejemplos de cuerpos que se dilatan linealmente son: varillas, alambres, barras...
La dilatación lineal de un cuerpo viene dada por la expresión:
l=l0⋅(1+λ⋅∆T)
Donde:
l, l0 : Longitud final e inicialrespectivamente del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro ( m )
λ: Coeficiente de dilatación lineal. Es específico de cada material y representa el alargamiento que experimenta la unidad de longitud de un sólido, cuando su temperatura se eleva 1 K. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el K-1, aunque también se usa el ºC-1
∆T: Incremento detemperatura que experimenta el cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el kelvin ( K ), aunque también se usa el ºC.



Observa que, aunque la unidad de temperatura en el Sistema Internacional es el kelvin, por comodidad también se usa el ºC, en cuyo caso el coeficiente de dilatación lineal λ se expresa en ºC-1, aunque su valor es el mismo.

Valores típicos del coeficiente de dilataciónEl coeficiente de dilatación en el caso de los líquidos suele mantenerse constante para cambios de temperatura ∆T menores de 100 grados. Algunos valores típicos para el coeficiente de dilatación lineal son:
Material
Coeficiente dilatación lineal λ ( K-1 o ºC-1 
Plata
3·10-5
Plomo
2.9·10-5
Zinc
2.6·10-5
Aluminio
2.4·10-5
Cobre
1.7·10-5
Oro
1.5·10-5
Vidrio
0.9·10-5
Diamante
0.12·10-5
Cuarzo0.04·10-5







Dilatación superficial
Se produce cuando predominan dos dimensiones (una superficie) frente a una tercera.  Ejemplos de cuerpos que se dilatan superficialmente son: láminas, planchas...
La dilatación superficial de un cuerpo viene dada por la expresión:
S=S0⋅(1+σ⋅∆T)
Donde:
S, S0 : Área final e inicial...