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Il coefficiente di dilatazione termica (o dilatabilità termica) è una misura della capacità di dilatazione termica di un corpo, ovvero una delle caratteristiche dei materiali che insieme al coefficiente di comprimibilità lega le tre variabili di stato standard. In particolare si distingue in:

  • volumetrica
  • superficiale
  • lineare.

Queste grandezze sono strettamente correlate. Quella volumetrica si misura per i materiali liquidi e solidi isotropi, quella lineare si misura di solito in solidi ed è comune nelle applicazioni ingegneristiche. Ogni qualvolta le dimensioni della sostanza sono tali da prediligere una dilatazione in una dimensione o in due dimensioni si parla rispettivamente di dilatazione lineare o superficiale, con la dovuta precisazione che tutte le sostanze si dilatano in senso volumetrico.

Indice

Coefficiente di dilatazione termica volumetricaModifica

Il coefficiente di dilatazione termica volumetrico è una proprietà di una sostanza (o di un materiale) dato da:

 

dove ρ rappresenta la densità, T la temperatura, V il volume e le derivate sono considerate a pressione costante p. α misura il cambiamento frazionale della densità in funzione dell'incremento della temperatura a pressione costante. La dilatazione di un materiale cristallino avviene solo quando il campo di forza del cristallo subisce una deviazione del quadrato perfetto. Se il campo di forza è perfettamente parabolico, non avviene alcuna dilatazione.

Coefficiente di dilatazione termica lineareModifica

Il coefficiente di dilatazione termica lineare per un materiale isotropo vale  

Ovvero:  

Dove   rappresenta la lunghezza iniziale del solido,   la lunghezza finale,   la temperatura iniziale e   la temperatura finale.

La dilatazione e la contrazione di un materiale sono aspetti importanti nella progettazione di grandi strutture, nelle misurazioni topografiche su grandi distanze, nella progettazione di stampi a caldo.

La tabella seguente mostra alcuni valori del coefficiente di dilatazione termica lineare per i materiali più comuni:

Materiale Coefficiente di dilatazione
termica lineare
(in °C−1)
Acciaio 12 X 10−6
Alluminio generico 23 X 10−6
Alluminio puro 24 X 10−6
Argento 19 X 10-6[1]
Ferro 12 X 10−6
Ghisa[2] 10,7 X 10−6
Nichel 13 X 10-6[3]
Oro 14,32 X 10−6
Ottone 19 X 10−6
Piombo 29 X 10-6[4]
Platino 9,0 X 10−6
Pyrex 4,0 X 10−6
Quarzo fuso 0,59 X 10−6
Rame 17 X 10−6
Silicio 3,0 X 10−6
Tungsteno 5,0 X 10−6
Vetro 8,0 X 10−6

NoteModifica

  1. ^ J.D. Cutnell, K. W. Johnson, "Fisica Blu", Zanichelli 2012, ISBN 978-88-08-14109-5
  2. ^ Tabella proprietà fisiche e meccaniche di metalli (valori mediati).
  3. ^ J.D. Cutnell, K. W. Johnson, "Fisica Blu", Zanichelli 2012, ISBN 978-88-08-14109-5
  4. ^ J.D. Cutnell, K. W. Johnson, "Fisica Blu", Zanichelli 2012, ISBN 978-88-08-14109-5

BibliografiaModifica

Voci correlateModifica

Collegamenti esterniModifica