Negli studi termodinamici, abbiamo visto che l'espansione termica non è altro che l'aumento delle dimensioni di un corpo quando si verifica un aumento della temperatura. Possiamo dire che questo avviene con quasi tutti i materiali allo stato solido, liquido o gassoso. In base alla dilatazione lineare, dove possiamo calcolare l'aumento di dimensione di un corpo in un'unica dimensione, vedremo come calcolare la dilatazione della superficie, cioè l'aumento della sua superficie quando il corpo viene riscaldato.
Dilatazione superficiale dei solidi
Si consideri una lamiera (figura sopra) le cui dimensioni, alla temperatura T0, sono: larghezza L0 e altezza L0. Pertanto, la tua area è: A0 = L02. Ora, se riscaldiamo questa piastra a una temperatura T, maggiore della temperatura iniziale, vedremo che la piastra si espanderà, avendo un'area maggiore (A) rispetto all'area iniziale, come mostrato in figura sotto.
Secondo la figura sopra, vediamo che la lastra metallica, dopo essere stata riscaldata, ha avuto un aumento delle sue dimensioni, cioè un aumento della sua area. Per calcolare l'aumento di area (ΔA = A – A
0), quando la lamiera è soggetta ad una variazione di temperatura (ΔT = T – T0), usiamo un'equazione simile all'equazione che fornisce l'espansione lineare, quindi abbiamo:A=A0 .β .ΔT o A=A0 (1+ β. T)
In cui si IL0 è l'area iniziale del piatto, β è il coefficiente di dilatazione superficiale della lamiera e ΔT è la variazione di temperatura della lamiera. Dobbiamo ricordarlo β = 2.α. In SI le unità sono m², K-1 e K. È importante ricordare che, sebbene Kelvin sia l'unità SI adottata, il °C è più comune-1 e il °C.
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial-dos-solidos.htm