Dilatazione termica

Da TecnoLogica.

Definizioni

Aumento delle dimensioni di un corpo per effetto di […] una variazione di temperatura[1].

Descrizione

La dilatazione termica è un fenomeno che si osserva quando, fornendo calore ad un corpo, questo aumenta di dimensioni. Questo aumento di volume è spiegabile considerando che, all'aumentare della temperatura, le particelle (atomi e molecole) vibrano più intensamente urtandosi e respingendosi reciprocamente; ciò comporta come conseguenza immediata l'aumento della regione di spazio occupato, a parità di massa.
Immediata conseguenza della dilatazione termica è la seguente: all'aumentare della temperatura di un corpo si riduce la sua densità assoluta.
La grandezza che misura la dilatazione termica è il coefficiente di dilatazione termica.

Coefficiente di dilatazione termica

Sia M la misura di una grandezza rappresentativa del corpo, e siano M1 e M2 le misure relative alle temperature θ1 e θ2, la cui differenza può essere espressa come Δθ. Allora il rapporto:

r = (M2-M1)/(Δθ M1)

è il coefficiente di dilatazione della grandezza. Se la grandezza è una lunghezza, allora si parla di coefficiente di dilatazione termica lineare, e si indica con λ; se la grandezza è il volume si parla di coefficiente di dilatazione termica cubica, e si indica con α.
Nei materiali isotropi, si ha che α ≈ 3 λ.
Nei fluidi (liquidi e gas) non ha senso parlare di dilatazione lineare, per cui ci si riferisce esclusivamente alla dilatazione cubica.

Coefficiente di dilatazione termica lineare

Se l0 è la lunghezza di un corpo solido ad una temperatura iniziale θ0, e l e la lunghezza che si osserva dopo un incremento di temperatura Δθ, per quanto detto nel precedente paragrafo si ha:

l = l0 (1 + λ Δθ)

dove λ è il coefficiente di dilatazione termica lineare, e si misura in K-1 (o, che è lo stesso in termini numerici, in °C-1). Il coefficiente di dilatazione termica lineare dipende dal materiale.

Note

  1. Voce dilatazione dell'Enciclopedia on line Treccani.
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