Come Calcolare la dilatazione termica di un corpo

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Tutti i corpi, sottoposti ad una variazione di temperatura, subiscono deformazioni più o meno evidenti. Qualitativamente questo fenomeno si può giustificare nel seguente modo: qualsiasi aumento di temperatura di un corpo materiale è accompagnato da un aumento della velocità di vibrazione delle sue molecole e conseguentemente da un numero maggiore di urti che queste subiscono. Questi fenomeni determinano un incremento della distanza media tra le molecole, per cui il risultato finale si traduce in un aumento del volume. Nel caso di una diminuzione della temperatura la situazione risulta perfettamente simmetrica a quella appena descritta ed il risultato finale consiste in una diminuzione del volume del corpo. L'entità della deformazione subita viene calcolata confrontando le dimensioni spaziali del corpo prima e dopo la variazione della temperatura. Esistono comunque moltissimi casi in cui una o due dimensioni prevalgono in maniera così evidente sulle rimanenti da rendere trascurabili, su queste ultime, gli effetti delle deformazioni conseguenti a variazioni della temperatura. In questa guida spiegheremo come calcolare la dilatazione termica di un corpo.

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Occorrente

  • calcolatrice
  • tabella del coefficente di dilatazione lineare
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Innanzitutto questo semplice esempio pratico ti aiuterà nell'applicare la formula. Per sapere di quanto si allunga un binario ferroviario in acciaio della lunghezza di 60 m quando viene sottoposto ad un'escursione termica di 40°, basta che sostituisci i dati nella formula. Il coefficente %u03BB dell'acciaio è 1.2 · 10-5 °C-1. Sostituendo %u0394l = %u03BB ·z· %u0394T = 1.2 · 10-5 °C-1 · 60 m · 40°C = 0.029 m. Eccoti spiegato il motivo per cui nella costruzione delle linee ferroviarie viene lasciato dello spazio tra un binario e il successivo.

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Per determinare l'allungamento di un sbarra a seguito di un aumento della temperatura è necessario applicare una data formula. Devi conoscere: z, la lunghezza iniziale dell'asta; %u0394T, la variazione di temperatura e %u03BB, il coefficiente di dilatazione lineare. La lunghezza iniziale dell'asta e la variazione di temperatura ti devono essere forniti, mentre Il coefficiente di dilatazione lineare, che varia da metallo a metallo, è consultabile attraverso apposite tabelle.

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A seguito di numerose sperimentazioni è stato verificato che l'allungamento %u0394z è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale dell'asta z e alla variazione della temperatura %u0394T. La relazione che devi bene tenere a mente è perciò questa %u0394z= %u03BB z %u0394T. È sufficiente che inverti la formula per capire che %u03BB = %u0394z/ (z · %u0394T) e che il coefficiente di dilatazione lineare si misura in °C-1 oppure in K-1.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • attenzione ai calcoli

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