Coeficiente de dilatación

    Uno de los efectos que causa el calor sobre la materia sólida es la dilatación de la misma. En un cuerpo se pueden considerar tres tipos de dilataciones: lineal, en una sola dimensión; superficial, en dos dimensiones, y cúbica, si afecta a las tres dimensiones espaciales.

    En realidad todo cuerpo, al ser tridimensional, se ve afectado por una única forma de dilatación: la cúbica. Sin embargo, a menudo hay una dimensión o dos muy predominantes, por lo que el estudio del fenómeno se circunscribe especialmente a esta o estas dimensiones.

    Un caso típico es el de un alambre muy delgado, en el que prima la longitud (dilatación lineal). También es prototípica la situación de una fina chapa metálica, que se dilata en dos dimensiones (superficial) de forma predominante.

    Por todo ello, en física se definen tres coeficientes específicos relacionados con este fenómeno que se denominan respectivamente de dilatación lineal, superficial y cúbica.

    • El coeficiente de dilatación lineal es la variación relativa de la longitud de una varilla cuando la temperatura de ésta se eleva en 1 ºC. Así, si se designa por L0 la longitud a t ºC, este coeficiente, que se suele designar por , es igual a:

    Dado que L0 e tienen las mismas dimensiones, la unidad en que se mide es grados recíprocos, es decir, ºC-1.

    • Los coeficientes de dilatación superficial ( ) y cúbica ( ) tienen el mismo significado que el lineal, aunque referidos respectivamente a superficies y volúmenes.

    Para una misma sustancia homogénea se cumple la siguiente relación entre sus coeficientes de dilatación:

    Es decir, el coeficiente de dilatación superficial es el doble del de dilatación lineal y el de dilatación cúbica es el triple del lineal. De las igualdades anteriores se deduce que:

    Esta relación liga a los coeficientes de dilatación superficial y cúbica.