Cuando los cuerpos crecen: dilatación de una esfera de metal

Actividad: ¿qué ocurre en las cuatro etapas de la imagen con la esfera y el aro?

1. En la imagen 1 se muestra una esfera de metal (de latón o cobre) que, a temperatura ambiente, es lo suficientemente pequeña para pasar por dentro del aro metálico montado sobre el trípode.
2. En la imagen 2, la esfera se sostiene con unas tenazas y se calienta con un mechero Bunsen o un mechero de alcohol.
3. En la imagen 3, la esfera, ahora caliente y enrojecida, ya no cabe dentro del aro: su diámetro aumentó.
4. En la imagen 4, después de enfriarse, la esfera vuelve a entrar por el aro con normalidad.

Actividad: qué le ocurre a la esfera de metal al calentarla.

1. Al aplicar calor (imagen 2), la energía aumenta la temperatura del metal.
2. Al subir la temperatura, las partículas que forman la esfera se agitan con más intensidad, es decir, se mueven y vibran más rápido.
3. Al moverse más, las partículas necesitan más espacio entre sí; por eso el metal se expande o dilata.
4. Como la esfera es un sólido de forma esférica, la expansión ocurre en todas direcciones, por lo que su diámetro aumenta y se vuelve demasiado grande para pasar por el aro (imagen 3).

Actividad: qué sucede en la imagen 4.

1. En la etapa final, la esfera caliente se deja enfriar hasta alcanzar nuevamente la temperatura ambiente.
2. Al perder calor, las partículas de metal vuelven a agitarse menos y las distancias entre ellas se reducen.
3. Por lo tanto, el metal se contrae (contracción térmica) y su diámetro disminuye.
4. Con un diámetro menor, la esfera vuelve a tener el tamaño inicial y logra pasar por el aro (imagen 4).

Idea general de la ficha

Este experimento demuestra el fenómeno de la dilatación y contracción térmica: los materiales cambian de tamaño al variar su temperatura. Los metales son un buen ejemplo porque este cambio es fácil de observar.