Si viajas en tren o atraviesas un puente en coche, notarás que a veces la vía o la carretera tienen pequeñas interrupciones que aprecias como un ligero salto: son separaciones entre dos tramos que permiten el aumento de tamaño que se produce en épocas de calor.

La explicación se basa en la teoría cinética: las partículas que forman los sólidos y los líquidos tienen un movimiento de vibración que aumenta al incrementarse su temperatura; esto hace que cada vez estén más separadas y, por tanto, aumente el tamaño del cuerpo.

La dilatación es el fenómeno por el cual casi todas las sustancias aumentan su volumen al calentarlas (disminuye su densidad). El efecto contrario se denomina contracción.

 

Dilatación de los sólidos

Cuando un cuerpo se dilata, lo hace en sus tres dimensiones, pero si una de ellas es mucho mayor que las otras se habla de esa dilatación. Existen pues, dilatación lineal, superficial y cúbica. La variación del tamaño dependerá del tamaño inicial, de la variación de temperatura que experimenta y del tipo de material que se trate. Según se trate de una dilatación lineal, superficial o cúbica, se utilizan las siguientes expresiones:

Δl = l₀ α ΔT

ΔV = V₀ γ ΔT

α, β y γ son los coeficientes de dilatación lineal, superficial y cúbica, respectivamente, y dependen del material que forme el cuerpo. Su valor significa el alargamiento producido en cada metro de sólido al calentarlo 1 ºC o 1 K.

En la siguiente tabla tienes los coeficientes de dilatación de materiales usuales.

¿Te imaginas que pasaría si no estuviera prevista la dilatación de las vías del tren? Pues que con el calor las vías aumentarían su longitud, con lo que se "abombarían", y el tren no podría circular por ellas. Para evitar este problema se ponen unas juntas de dilatación, que son espacios vacíos cada una cierta longitud, que se "rellenan" cuando el material se dilata, con lo que las vías no sufren ninguna deformación.

Esta misma solución se adopta en los puentes. Cuando vas en coche y pasas por un puente, te habrás dado cuenta de que hay unos pequeños baches que cruzan la calzada. Ahí están "escondidas" las juntas de dilatación.

Lo mismo sucede en las pistas deportivas, con juntas de dilatación entre las placas de hormigón.

Dilatación de los líquidos

En general, los líquidos se dilatan más que los sólidos cuando se someten a un aumento de temperatura. Esto se debe a que las partículas que forman un líquido están menos unidas entre sí que las de un sólido, se separan con más facilidad y por eso su coeficiente de dilatación es mayor. No obstante, esta dilatación es más difícil de medir, ya que los líquidos deben estar contenidos en el interior de un recipiente que también se dilata.

La dilatación lineal del mercurio se ha aprovechado durante mucho tiempo para construir termómetros. Actualmente está prohibido utilizar mercurio, dada su gran toxicidad y capacidad contaminante del medio ambiente, razón por la que se construyen de alcohol o, mejor aún, digitales.

 

Dilatación de los gases

El estado gaseoso es el más sencillo de estudiar, ya que las partículas de los gases prácticamente no interaccionan entre ellas. Las leyes de los gases se conocen desde hace siglos: si se calienta hasta una temperatura T_f un recipiente de volumen V_i variable que contiene gas a una temperatura T_i, el volumen final V_f viene dado por la relación: