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fisica:esperienze:dilatazione_termica

LAB2GO Scienza

Dilatazione termica

Descrizione

La dilatazione termica è un fenomeno fisico che si realizza quando un corpo (liquido, gassoso o solido) aumenta di volume all'aumentare della temperatura. Tale aumento è causato dalla variazione dell'oscillazione degli atomi attorno al punto di equilibrio, che normalmente viene identificato con la lunghezza di legame. L'oscillazione non è simmetrica, ma è maggiore nel senso dell'allontanamento dal punto di equilibrio. A livello macroscopico, quindi, il materiale si dilata in risposta all'aumento di temperatura.

Tipi di dilatazione termica

Dilatazione lineare

La dilatazione lineare é un tipo di dilatazione termica che interviene sui corpi in cui la misura di uno delle tre dimensioni é molto maggiore rispetto alle altre. La dilatazione lineare si calcola a partire dalla variazione di temperatura mediante il coefficiente di dilatazione lineare del materiale.

Il fenomeno della dilatazione termica lineare, caratteristico di tutti i corpi solidi, consiste nell'allungamento di una sbarretta del materiale all'aumento della temperatura. Un' esperienza con cui si può verificare questo fenomeno è mettere all' interno del recipiente concavo del pirometro dell' ovatta imbevuta di alcol, a cui, poi, si darà fuoco. La fiamma riscalda la barretta di metallo posta sopra di essa, provocandone la dilatazione lineare secondo la legge:

l=lo(1+λ)

in cui l è la lunghezza finale, lo la lunghezza iniziale e λ il coefficente di dilatazione lineare. La relazione della dilatazione lineare permette di calcolare la varazione di lunghezza di un corpo sottoposto ad una differenza di temperatura ΔT.

ΔL=αL0ΔT

Dilatazione Volumica

Il fenomeno della dilatazione termica volumica, caratteristico di tutti i corpi solidi in cui tutte le dimensioni non sono trascurabili, consiste nell'aumento delle dimensioni del corpo dovuta all'esposizione del corpo ad una fonte di calore secondo la seguente legge:

V=Vo(1+3λ)

dove V indica il volume finale, la Vo il volume iniziale.

Dilatazione dei gas

I gas, se scaldati, subiscono delle modifiche dal punto di vista macroscopico dovute alle loro caratteristiche microscopiche. E'necessario considerare le condizioni alle quali il gas subisce il riscaldamento. E’ necessario considerare sia il volume che la pressione, che dipendono in particolare dal contenitore in cui è racchiuso il gas. Se per esempio il gas è contenuto in un recipiente chiuso non saranno possibili cambiamenti di volume e l’agitazione termica dovuto alla variazione di temperatura andrà ad agire sulla pressione. Se invece il contenitore è dotato per esempio di un pistone che si muove, la variazione di temperatura comporterà una variazione di volume mentre la pressione rimarrà per lo più costante.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Pirometro a quadrante Strumento utilizzato per la misurazione in gradi della dilatazione termica lineare di una sbarra di metallo
Dilatometro lineare di precisione Strumento utilizzato per dimostrare la dilatazione termica lineare di una sbarra di metallo
Anello di Gravesande Strumento utilizzato per la dimostrazione della dilatazione termica volumica di una sfera di metallo
Apparecchio di Boyle e Mariotte Apparecchio per determinare in via sperimentale il rapporto tra il volume e la pressione del gas a temperatura costante

sitografia

Link Descrizione
Dilatazione termicasito di “dida scienze”
Dilatazione termicasito di “sapere.it”


fisica/esperienze/dilatazione_termica.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)