Sin embargo, si el material se calienta o se enfría, puede expandirse o encogerse, cambiando su tamaño o forma. Este fenómeno se conoce como expansión térmica. El coeficiente de expansión térmica es algo a lo que a menudo nos referimos cuando hablamos de expansión térmica. Se trata de un número único que nos indica cuánto se expandirá (es decir, aumentará de tamaño) o se contraerá (es decir, disminuirá de tamaño) un material al cambiar la temperatura. Los coeficientes más altos indican que el material se agranda más que los coeficientes pequeños. Este es un concepto clave en la práctica, especialmente cuando se trabaja con varios materiales.
Ciertos materiales, en particular los que presentan un coeficiente de expansión térmica elevado, son propensos a sufrir cambios de forma con un cambio de temperatura. Esto implica que estos materiales, cuando se calientan con un perno, podrían retorcerse en un segmento circular o, eventualmente, estirarse y perder su forma, como ocurre con los polímeros con memoria. Si confiamos en que estos materiales mantengan esta forma, entonces esto es un gran problema. Digamos que tenemos un puente construido con un material que tiene un coeficiente de expansión térmica elevado. A medida que la temperatura aumenta y el puente se calienta, estará sujeto, básicamente, a doblarse/transformarse con la temperatura. Ahora bien, si se trata de un puente de circunvalación, estos tipos han aumentado tanto la distancia alrededor del recorrido que pone en peligro a cualquier persona que conduzca por ese puente. Cualquier puente que no siga un camino recto en línea recta no es digno de conducir por él.
Con el aumento de la temperatura, los materiales tienden a expandirse más. Esto sucede con todos los materiales, pero aún más con los que tienen coeficientes de expansión térmica altos. Ahora, considere esto: cuando calentamos un material con un coeficiente de expansión térmica alto, se expandirá mucho más que cuando calentamos un material con un coeficiente bajo. Esto es especialmente importante cuando seleccionamos materiales para diferentes aplicaciones. Si queremos un material que no se deforme demasiado a altas temperaturas, debemos elegir un material con un coeficiente de expansión térmica bajo. De esa manera, puede estar seguro de que es un tejido elegido que es robusto y que mantendrá su estructura.
Por lo tanto, si calentamos un material, sus componentes básicos (las moléculas) se vuelven mucho más dinámicos que si lo enfriáramos. Este movimiento adicional puede alterar las fuerzas intermoleculares y dañar la resistencia general del material. Esto es especialmente así en el caso de materiales con coeficientes de expansión térmica elevados. Cuando estos materiales se calientan, los enlaces que mantienen unidas las moléculas comienzan a romperse mucho más fácilmente, lo que debilita mucho el material. Esto es un problema grave cuando queremos que nuestro material sea rígido y robusto para algún propósito.
En resumen, en condiciones de calor o frío extremos, los materiales con una alta capacidad de expansión térmica no son tan buenos. Por ejemplo, si tenemos un material con un coeficiente alto en un entorno muy frío, se encogerá mucho. Sin embargo, si sometemos el mismo material a una temperatura extremadamente alta, se expandirá significativamente. Esto significa que el material podría desestabilizarse y deformarse de maneras que no anticipamos. Elegir el material correcto para la tarea en cuestión es de suma importancia en relación con las temperaturas externas en las que podamos estar trabajando. Para saber cómo interactuará este material de manera diferente con estas condiciones, tenemos que ser intencionales en cuanto a cómo se combinan.
Es complicado diseñar productos con materiales que tengan coeficientes de expansión térmica más altos. Debemos asegurarnos de que el material mantenga su forma y no se deforme con temperaturas altas o bajas. Y tenemos que asegurarnos de que el material sea lo suficientemente fuerte para lo que queremos hacer con él. Esto se puede lograr utilizando una mayor cantidad del material mencionado que si estuviéramos tratando con un material con un coeficiente de expansión térmica bajo. Un aumento en el material utilizado conducirá naturalmente a un producto final más pesado y, por lo tanto, más costoso. Otro aspecto que podría complicar las cosas es el uso de tipos especiales de estándares de fabricación para dar la forma correcta al material. Esto es para ayudar a garantizar que no se deforme ni se rompa con el calor.
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