¿Cuál será el efecto sobre el tamaño de un átomo cuando se calienta una barra medidora?

A cualquier temperatura por encima del cero absoluto (-273 grados centígrados) los átomos se moverán. En un sólido, vibrarán en posiciones fijas, en un líquido, se empujarán unos a otros y, en un gas, se cruzarán a velocidades muy altas. Cuando un material se calienta, la energía cinética de ese material aumenta y sus átomos y moléculas se mueven más. Esto significa que cada átomo ocupará más espacio debido a su movimiento, por lo que el material se expandirá. Cuando hace frío, la energía cinética disminuye, por lo que los átomos ocupan menos espacio y el material se contrae.

Algunos metales se expanden más que otros debido a las diferencias en las fuerzas entre los átomos / moléculas. En metales como el hierro, las fuerzas entre los átomos son más fuertes, por lo que es más difícil que los átomos se muevan. En latón, las fuerzas son un poco más débiles, por lo que los átomos son libres de moverse más. Estas diferencias en la contracción se usan en una tira bimetálica, que se compone de una tira de latón colocada a lo largo de la tira lateral de hierro. Cuando la tira se calienta, el latón se expande más que el hierro, por lo que la tira se extiende. Se utiliza en dispositivos devics como alarmas de incendio y disyuntores para hacer o romper contactos en un circuito eléctrico.

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Lo que sucede cuando la barra se calienta es un aumento de la energía cinética en forma de vibraciones. Eso significa que el área promedio atravesada por cada átomo aumenta. A medida que los átomos vibran, inducirán vibraciones en los átomos cercanos. Esto se conoce como conducción.

Además de eso, los orbitales de mayor energía aumentarán en la cantidad de electrones en ellos, produciendo un pequeño aumento de tamaño también. Sin embargo, esperaría que eso sea relativamente menor en comparación con el efecto de la vibración de los átomos.

Solíamos enfriar las células de microondas para eliminar la interferencia de los estados vibracionales más altos cuando estudiamos los espectros rotacionales puros.

¿Del tamaño de un átomo? Ninguna. La expansión térmica de los materiales es causada por una mayor distancia promedio entre los átomos, no por los átomos que “crecen”.

La energía entra en la vibración de los átomos. Si la varilla es un conductor (p. Ej. Metal), se libera algo de energía para liberar algunos electrones, ionizando los átomos de los que provienen. En cierto sentido, los iones podrían considerarse más pequeños en ese caso.

Si la varilla no es un conductor, entonces los átomos conservan su tamaño. Si un electrón, protón o neutrón adquirieran energía, ocuparía una capa más grande solo brevemente antes de emitir un fotón y volver a su estado más estable. La varilla se expande porque la vibración de sus átomos aumenta la longitud promedio de los enlaces entre ellos.

El tamaño atómico permanece casi constante pero con un ligero cambio en el radio debido a que algunos electrones salen a un estado superior y obtienen energía del calor suministrado. Este factor es casi insignificante para aumentar el tamaño de la barra. Pero el factor principal que causa el aumento en el tamaño de la varilla es el aumento de la distancia entre los átomos vecinos y el debilitamiento del enlace metálico entre los átomos (aumenta en la energía cinética {KE vibratoria} de los átomos).

Espero eso ayude.