La termoelasticidad es el cambio en el tamaño y la forma de un objeto sólido a medida que fluctúa la temperatura de ese objeto. Los materiales que son más elásticos se expandirán y contraerán más que los materiales que son más inelásticos. Los científicos utilizan su conocimiento de la termoelasticidad para diseñar materiales y objetos que puedan soportar las fluctuaciones de temperatura sin romperse.
Los científicos han entendido las ecuaciones que describen la termoelasticidad durante más de 100 años, pero solo recientemente han comenzado a probar los materiales con el fin de determinar qué tan termoelásticos son. Al someter los materiales a temperaturas ascendentes y descendentes, los ingenieros pueden predecir cuánto se expandirán o contraerán estos materiales a diferentes temperaturas. Este conocimiento es importante cuando se construyen máquinas o estructuras que soportan peso con piezas que deben encajar juntas. Comprender los principios de la termoelasticidad ayuda a los ingenieros a diseñar elementos que mantengan su integridad estructural para un rango de temperaturas.
Los principios de termoelasticidad han afectado la forma en que los ingenieros diseñan varios objetos diferentes. Saber que el hormigón se expande cuando se calienta, por ejemplo, es la razón por la que las aceras se diseñan con pequeños espacios entre las losas. Sin estos espacios, el hormigón no tendría espacio para expandirse, lo que provocaría una gran tensión en el material y provocaría grietas, roturas o agujeros. Asimismo, los puentes están diseñados con juntas de expansión para permitir que los componentes se expandan a medida que se calientan.
Todos los materiales que son elásticos se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. La expansión que se describe mediante fórmulas de termoelasticidad es causada por un aumento en el movimiento de los átomos en el material. Estos átomos permanecen unidos entre sí a medida que se calienta un sólido, pero los enlaces moleculares aumentan de tamaño, lo que permite que los átomos se alejen entre sí y que el material crezca. Por el contrario, cuando un material se enfría, los átomos se mueven menos y los enlaces los acercan entre sí.
Los principios de termoelasticidad dictan que la expansión causada por un aumento de temperatura hará que un objeto se expanda en todas las direcciones. Las losas de hormigón se expanden una hacia la otra, se alejan del suelo y descienden hacia el suelo cuando se calientan. Las copas u otros recipientes también se expandirán en todas las direcciones de tal manera que el volumen total que pueden contener aumenta junto con el tamaño del recipiente. Se utilizan fórmulas específicas en el estudio de la termoelasticidad para describir cómo los objetos cambian de forma con los cambios de temperatura.