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: pressione, temperatura e volume; in particolare si distingue in volumetrica, superficiale e lineare, grandezze strettamente correlate. La dilatabilità termica volumetrica si misura per i materiali liquidi e solidi isotropi, quella lineare si misura di solito per i 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 volumetrica

Il coefficiente di dilatazione termica volumetrico è una proprietà 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 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 lineare

Il coefficiente di dilatazione termica lineare per un materiale isotropo vale $\alpha /3$ 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 °C−1)
Acciaio	12 X 10−6
Alluminio generico	23 X 10−6
Alluminio puro	24 X 10−6
Argento	19 X 10-6
Ferro	12 X 10−6
Ghisa	10,7 X 10−6
Nichel	13 X 10-6
Oro	14,32 X 10−6
Ottone	19 X 10−6
Piombo	29 X 10-6
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

Bibliografia

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

Voci correlate

• Coefficiente di comprimibilità cubica
• Coefficiente di dilatazione adiabatica
• Dilatazione termica
• Stress termico

Collegamenti esterni

• Coefficienti di dilatazione volumetrici dei liquidi, su itchiavari.org. URL consultato il 28 marzo 2010 (archiviato dall'url originale il 13 giugno 2010).
• Coefficienti di dilatazione lineari dei solidi, su oppo.it. URL consultato il 2 marzo 2014 (archiviato dall'url originale il 22 febbraio 2014).