Coefficiente di dilatazione termica
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
La dilatazione termica dei corpi è una proprietà tipica delle sostanze di variare le proprie dimensioni lineari all'aumentare della temperatura. La dilatazione viene quantificata tramite un opportuno coefficiente di dilatazione termica e, in relazione alla variazione fisica del corpo, può essere considerato:
- come dilatazione termica volumetrica
- come dilatazione termica superficiale
- come dilatazione termina lineare
Queste caratteristiche sono strettamente correlate. Il coefficiente di dilatazione termica volumetrica si misura per i materiali liquidi e solidi. Il coefficiente di dilatazione termica lineare si misura di solito in materiali allo stato solido 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 di dilatazione lineare o superficiale, con la dovuta precisazione che tutte le sostanze si dilatano in senso volumetrico.
[modifica] Coefficiente di dilatazione termica volumetrico
Il coefficiente di dilatazione termica volumetrico, è una proprietà termodinamica, di una sostanza dato da
dove ρ: densità, T: temperatura, V: volume, 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.
[modifica] Coefficiente di dilatazione termica lineare
L'espressione matematica che definisce il coefficiente di dilatazione termica lineare è :
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. Gli ingegneri di solito utilizzano il coefficiente di dilatazione termica, che è una variazione frazionale nella lunghezza di un barra per grado di variazione nella temperatura. Di solito si misura in parti per milione per gradi celsius (o Kelvin come nella tabella sottoriportata). Ecco alcuni valori per i materiali più comuni
| Acciaio | 13 |
| Alluminio | 25 |
| Ferro | 12 |
| Oro | 14 |
| Ottone | 19 |
| Platino | 9 |
| Pyrex | 4 |
| Quarzo fuso | 0.59 |
| Rame | 17 |
| Silicio | 3 |
| Tungsteno | 4.5 |
| Vetro | 9 |
Per i materiali ordinari, il coefficiente di dilatazione termica lineare è circa 1/3 del coefficiente di dilatazione termica volumetrica.
