Ejemplos de dilatación térmica: más de 60 casos reales

La dilatación es el aumento de tamaño que experimenta un cuerpo cuando sube su temperatura. Está presente en todas partes: en las juntas de los puentes, en los cables de la luz que se comban en verano, en el termómetro o en el bote de cristal que se abre tras ponerlo bajo el grifo de agua caliente. En este artículo encontrarás más de 60 ejemplos reales agrupados por ámbitos, las fórmulas para calcularla y ejercicios resueltos paso a paso.

¿Qué es la dilatación?

En física, la dilatación térmica es el incremento de longitud, superficie o volumen de un cuerpo al aumentar su temperatura. Se explica a escala microscópica: al recibir calor, las partículas vibran con más energía y aumenta la distancia media entre ellas, de modo que el conjunto ocupa más espacio. El proceso inverso, la reducción de tamaño al enfriarse, se llama contracción. La palabra procede del latín dilatatio, ‘ensanchamiento’, derivada de dilatare, ‘extender, ensanchar’.

Cada material se dilata de forma distinta según su coeficiente de dilatación, que indica cuánto cambia por cada grado de temperatura. Por eso los ingenieros eligen materiales compatibles y dejan holguras en las estructuras.

Características

Depende de la variación de temperatura: a mayor diferencia de temperatura (ΔT), mayor dilatación.
Depende del tamaño inicial: una barra de 100 m se alarga cien veces más que una de 1 m en las mismas condiciones.
Depende del material: en general, los gases se dilatan mucho más que los líquidos, y estos más que los sólidos.
Es reversible: al recuperar la temperatura inicial, el cuerpo recupera su tamaño (salvo que se haya roto o deformado).
Tiene excepciones: el agua entre 0 °C y 4 °C se contrae al calentarse; es la llamada anomalía del agua.

Tipo	Fórmula	Coeficiente
Lineal (longitud)	ΔL = α · L₀ · ΔT	α (lineal)
Superficial (área)	ΔA = β · A₀ · ΔT	β ≈ 2α
Volumétrica (volumen)	ΔV = γ · V₀ · ΔT	γ ≈ 3α

Material	Coeficiente lineal α aproximado (°C⁻¹)
Aluminio	23 × 10⁻⁶
Cobre	17 × 10⁻⁶
Acero	12 × 10⁻⁶
Hormigón	10-12 × 10⁻⁶
Vidrio común	9 × 10⁻⁶
Vidrio de borosilicato (tipo Pyrex)	3,3 × 10⁻⁶
Invar (aleación hierro-níquel)	1,2 × 10⁻⁶

Ejemplos de dilatación

En la vida cotidiana

La tapa metálica de un bote de cristal se afloja al ponerla bajo agua caliente, porque el metal se dilata más que el vidrio.
Un vaso de vidrio grueso puede romperse al echarle agua hirviendo: la cara interior se dilata antes que la exterior.
Una fuente de vidrio de borosilicato aguanta el horno porque apenas se dilata.
Una pelota de ping-pong abollada recupera su forma en agua caliente al dilatarse el aire de su interior.
Un globo inflado crece si se deja al sol y se arruga si se mete en el frigorífico.
La presión de los neumáticos sube tras un trayecto largo porque el aire interior se calienta.
Los aerosoles advierten de que no se expongan a más de 50 °C: el gas dilatado podría reventar el envase.
Un anillo que aprieta sale mejor con el dedo frío (contracción), y peor tras hacer deporte.
Los cables de la luz cuelgan más en verano que en invierno.
Las baldosas de una terraza pueden levantarse si no se dejan juntas perimetrales.
La masa del bizcocho sube en el horno, en parte, por la dilatación del aire y del vapor atrapados.
Una botella de agua llena olvidada en el congelador puede estallar: el agua aumenta alrededor de un 9 % su volumen al congelarse.
El hielo flota en el agua porque es menos denso que el agua líquida.
Los muebles y marcos metálicos de ventanas dejan holguras para no atascarse con el calor.
La olla a presión deja escapar vapor por la válvula cuando el gas se dilata y aumenta la presión.

En ingeniería y construcción

Las juntas de dilatación de los puentes, con forma de peine metálico, permiten que el tablero se alargue y se acorte.
Las losas de hormigón de carreteras y aceras se cortan en paños separados por juntas.
Los grandes edificios se dividen en bloques independientes con juntas estructurales.
Las vías de tren antiguas tenían huecos entre raíles, origen del característico traqueteo.
Los carriles soldados modernos se instalan pretensados para soportar el calor sin deformarse.
La catenaria del ferrocarril se mantiene tensa con contrapesos que suben y bajan según la temperatura.
La Torre Eiffel cambia de altura varios centímetros entre el invierno y el verano.
Los puentes metálicos se apoyan sobre rodillos o apoyos deslizantes en uno de sus extremos.
Las tuberías de vapor llevan liras o compensadores de dilatación (tramos en forma de U o fuelles).
El oleoducto Trans-Alaska se construyó en zigzag, en parte, para absorber la dilatación y los movimientos del terreno.
El hormigón armado funciona porque el acero y el hormigón tienen coeficientes de dilatación muy parecidos.
Los remaches se colocaban al rojo vivo: al enfriarse se contraían y apretaban las chapas.
Los herreros calentaban los aros de hierro de las ruedas de carro para encajarlos; al enfriarse, ajustaban la madera.
El montaje por zunchado une ejes y engranajes calentando la pieza exterior o enfriando la interior.
El avión supersónico Concorde se alargaba en vuelo por el calentamiento del fuselaje (las fuentes citan entre 15 y 30 cm).
Los raíles de las grúas y los carriles de puertas correderas industriales incorporan holguras.

En instrumentos y tecnología

El termómetro de líquido (alcohol coloreado o, antes, mercurio) mide la temperatura por la dilatación del líquido en un tubo fino.
El termostato bimetálico de planchas, tostadoras y hornos usa dos metales unidos que se curvan al calentarse.
La parte térmica del interruptor magnetotérmico de casa desconecta por sobrecarga gracias a una lámina bimetálica.
Los intermitentes antiguos de los coches parpadeaban gracias a una lámina bimetálica.
El péndulo de parrilla de John Harrison combinaba latón y acero para que los relojes no se adelantaran ni retrasaran con la temperatura.
El invar, descubierto por Charles-Édouard Guillaume (Nobel de Física en 1920), se usa en relojería e instrumentos de precisión porque casi no se dilata.
Las placas vitrocerámicas usan un material de dilatación casi nula para soportar cambios bruscos de temperatura.
Los espejos de grandes telescopios se fabrican con vitrocerámicas de muy baja dilatación para no deformar la imagen.
Los pistones de aluminio de los motores se diseñan con holgura para el funcionamiento en caliente.
Los motores dejan una holgura de válvulas que se reduce al alcanzar la temperatura de trabajo.
Los circuitos de calefacción incluyen un vaso de expansión que absorbe el aumento de volumen del agua caliente.
El circuito de refrigeración del coche tiene un depósito de expansión por la misma razón.
Los termos eléctricos llevan una válvula de seguridad que gotea al dilatarse el agua.
El globo aerostático se eleva porque el aire calentado se dilata, pierde densidad y flota en el aire frío.

En la naturaleza

Termoclastia: en los desiertos, las rocas se agrietan por la dilatación de día y la contracción de noche.
Gelifracción o crioclastia: el agua que se congela en las grietas las ensancha hasta partir la roca.
Los lagos se hielan de arriba abajo: el agua a unos 4 °C, la más densa, queda en el fondo y permite la vida acuática.
Las tuberías revientan con las heladas al congelarse el agua de su interior.
La expansión térmica de los océanos explica en torno a la mitad de la subida del nivel del mar en las últimas décadas, según el IPCC.
Las brisas marinas se producen porque el aire sobre la tierra se calienta, se dilata y asciende.
Las corrientes de convección en la atmósfera forman nubes de desarrollo vertical en las tardes de verano.
El asfalto se agrieta con los ciclos de calor y frío.
Los baches empeoran en invierno por la congelación del agua infiltrada.

En gases y líquidos (experimentos sencillos)

Un globo colocado en la boca de una botella vacía se infla al meter la botella en agua caliente.
El mismo globo se desinfla si la botella pasa a agua con hielo.
Una botella llena de agua coloreada con un tubo fino en el tapón funciona como termómetro casero.
El anillo de Gravesande: una bola de metal pasa por un aro en frío, pero no cuando se calienta.
El aceite de una sartén ocupa algo más de volumen caliente que frío.
La leche hirviendo sube y se sale del cazo por la formación de burbujas de vapor que se dilatan.
La gasolina se dilata con el calor, por eso los depósitos no se llenan hasta el borde.

Otros significados de dilatación

Dilatación de la pupila (midriasis): la pupila se agranda con poca luz o con colirios que se usan en el oftalmólogo.
Dilatación del cuello uterino: en el parto alcanza unos 10 cm, la llamada dilatación completa.
Vasodilatación: los vasos sanguíneos se ensanchan con el calor o el ejercicio y la piel se enrojece.
Broncodilatación: los inhaladores broncodilatadores, como el salbutamol, abren las vías respiratorias.
Dilatación del tiempo: según la relatividad, los relojes de los satélites GPS adelantan unos 38 microsegundos al día respecto a los de tierra y deben corregirse.

Tipos de dilatación

Lineal: predomina una dimensión (raíles, cables, varillas, tuberías).
Superficial: predominan dos dimensiones (chapas, losas, láminas de vidrio).
Volumétrica o cúbica: afecta al volumen completo; es la propia de líquidos y gases.
Anómala: materiales que se contraen al calentarse en cierto intervalo, como el agua entre 0 y 4 °C.

En los gases, la relación entre volumen y temperatura a presión constante la describe la ley de Charles, uno de los pilares de las leyes de los gases.

Ejercicios resueltos

★ Practica paso a paso

1. Un puente de acero (α = 12 × 10⁻⁶ °C⁻¹) mide 100 m a 0 °C. ¿Cuánto se alarga a 40 °C?

ΔL = α · L₀ · ΔT = 12 × 10⁻⁶ · 100 · 40 = 0,048 m. Se alarga 4,8 cm, que deben absorber las juntas de dilatación.

2. Una varilla de aluminio (α = 23 × 10⁻⁶ °C⁻¹) de 2 m pasa de 20 °C a 70 °C. Calcula su longitud final.

ΔL = 23 × 10⁻⁶ · 2 · 50 = 0,0023 m. Longitud final: 2,0023 m (2,3 mm más).

3. Una chapa de cobre (α = 17 × 10⁻⁶ °C⁻¹) de 0,5 m² se calienta 100 °C. ¿Cuánto aumenta su superficie?

β ≈ 2α = 34 × 10⁻⁶ °C⁻¹. ΔA = 34 × 10⁻⁶ · 0,5 · 100 = 0,0017 m², es decir, 17 cm².

4. Clasifica cada caso como dilatación lineal, superficial o volumétrica: a) catenaria del tren; b) aire de un globo; c) losa de una terraza.

a) Lineal; b) volumétrica; c) superficial.

5. ¿Por qué una botella de vidrio llena de agua puede romperse en el congelador si el agua «se contrae» con el frío?

Porque el agua es una excepción: por debajo de 4 °C se dilata y al congelarse aumenta cerca de un 9 % su volumen, lo que rompe el vidrio.

Importancia de la dilatación

Conocer la dilatación evita roturas de puentes, vías, tuberías y edificios, permite fabricar termómetros y termostatos y explica fenómenos naturales como la erosión de las rocas o la subida del nivel del mar. Es uno de los efectos más visibles de la energía térmica y un contenido básico de la física de secundaria.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la dilatación térmica?

Es el aumento de longitud, superficie o volumen de un cuerpo cuando sube su temperatura, porque sus partículas se mueven más y se separan.

¿Cuál es la fórmula de la dilatación lineal?

ΔL = α · L₀ · ΔT, donde α es el coeficiente de dilatación lineal del material, L₀ la longitud inicial y ΔT la variación de temperatura.

¿Por qué los puentes tienen juntas de dilatación?

Porque el tablero se alarga con el calor y se acorta con el frío; las juntas dejan ese margen para que la estructura no se agriete ni se deforme.

¿Qué se dilata más, un sólido, un líquido o un gas?

En general, los gases son los que más se dilatan, seguidos de los líquidos; los sólidos son los que menos.

¿Qué es la anomalía del agua?

El agua alcanza su máxima densidad hacia los 4 °C; entre 0 y 4 °C se dilata al enfriarse, por eso el hielo flota y los lagos se congelan por la superficie.

Referencias

Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Barcelona: Reverté.
Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. México: Cengage Learning.
IPCC (2021). Cambio climático 2021: Bases físicas. Sexto Informe de Evaluación.

Cómo citar este artículo

Equipo de Conceptualia. (2026). «Ejemplos de dilatación». Conceptualia. https://conceptualia.es/ejemplos/ejemplos-de-dilatacion/

Sobre el autor

Conceptualia — El equipo editorial de Conceptualia redacta y revisa cada concepto para que sea claro, riguroso y útil, con ejemplos y ejercicios cuando ayudan a entenderlo.