Coefficiente di dilatazione termica

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 caratteristiche 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.

Coefficiente di dilatazione termica volumetrico

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

$\alpha =-{1\over\rho} \left({\partial\rho \over \partial T}\right)_{p} = +{1\over V} \left({\partial V \over \partial T}\right)_{p}$

dove ρ rappresenta la densità, T la temperatura, V il volume, le derivate sono considerate a pressione costante p; β 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 lineare

Il coefficiente di dilatazione termica lineare per un materiale isotropo vale $\alpha \over 3$

Ovvero: $\lambda=\left ( \frac{L_2-L_1}{L_1} \right ) \left ( \frac{1}{T_2-T_1} \right )$

Dove $L_1$ rappresenta la lunghezza iniziale del solido, $L_2$ la lunghezza finale, $T_1$ la temperatura iniziale e $T_2$ 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 K−1)
Acciaio	1,2 X 10−5
Alluminio generico	2,3 X 10−5
Alluminio puro	2,4 X 10−5
Ferro	1,2 X 10−5
Oro	1,432 X 10−5
Ottone	1,9 X 10−5
Platino	9,0 X 10−6
Pyrex	4,0 X 10−6
Quarzo fuso	5,9 X 10−7
Rame	1,7 X 10−5
Silicio	3,0 X 10−6
Tungsteno	5,0 X 10−6
Vetro	8,0 X 10−6

Bibliografia

• Emiliano Ricci, Atlante di fisica,Firenze/Milano, Edizione Giunti, 2011. ISBN 978-88-09-74674-9

Voci correlate

• Comprimibilità barica
• Dilatabilità isoentropica
• Stress termico

Collegamenti esterni

• Coefficienti di dilatazione volumetrici dei liquidi
• Coefficienti di dilatazione lineari dei solidi

Portale Fisica	Portale Ingegneria
Portale Materiali	Portale Termodinamica