¿Qué es la expansión térmica? [duplicar]

Si el potencial interatómico fuera una parábola perfecta, es cierto que no habría expansión térmica. ¿Por qué? Bueno, a medida que los átomos vibraban más y más, la posición media del átomo no cambiaría. Claro, se tambalearía más, pero se tambalearía tanto hacia un lado como hacia el otro. El cambio en la posición atómica promedio sería cero. Por el contrario, si el potencial está sesgado (como lo es para un potencial interatómico), la posición atómica promediada en el tiempo cambiará a medida que aumente la amplitud de la vibración. En promedio, (generalmente) se moverá a una mayor distancia interatómica con el aumento de la temperatura.

Por supuesto, este proceso no es lineal ni necesariamente monótono en todas las temperaturas, como lo demuestran muchos materiales reales.

Estos son energía potencial contra gráficos de separación atómica.

Cuando el átomo no vibra, la separación de equilibrio entre los átomos es$a_{\rm o}$.

A medida que la temperatura aumenta la energía cinética,$E_!, E_2, E_3, E_4, E_5$, de los átomos aumenta y su amplitud de vibración aumenta.
Para un potencial que es simétrico, como el de la derecha, la separación promedio de los átomos, mostrada por las manchas verdes, permanece igual en$a_{\rm o}$y el material no se expande.

Sin embargo, para un gráfico de potencial asimétrico, como se muestra a la izquierda, la separación promedio de los átomos aumenta y se hace progresivamente más grande que$a_{\rm o}$y el material se expande.