Hai mai guardato un binario ferroviario? Tra due binari consecutivi c'è uno spazio. Allo stesso modo, i ponti di cemento molto lunghi non sono costruiti in un unico blocco. Sono costituiti da diversi blocchi di cemento, costruiti fianco a fianco. Questi spazi sono lasciati dai costruttori perché la maggior parte dei materiali si espande con l'aumentare della temperatura.
Pertanto, quando un materiale (o una sostanza) viene riscaldato, le sue dimensioni cambiano. Nella maggior parte dei casi che coinvolgono solidi, queste variazioni si notano facilmente, ma un'osservazione rigoroso è in grado di indicare i fattori che influenzeranno il processo di dilatazione subito dal sostanza.
Poiché l'espansione è causata dall'aumento della temperatura, possiamo dire che maggiore è l'aumento della temperatura, maggiore è l'espansione. Quindi, per variazioni di temperatura non molto grandi, la dilatazione della lunghezza è ad essa proporzionale, essendo normalmente impercettibile.
Per quanto riguarda l'espansione lineare, possiamo affermare che il tipo di materiale ha un'influenza sull'espansione della sostanza. Questa caratteristica dei materiali può essere rappresentata da un numero chiamato coefficiente di espansione che si ottiene sperimentalmente e che informa di quanto si espande un'unità di lunghezza della sostanza quando subisce una variazione di temperatura di 1°C.
Come ciascuno di questi fattori (variazione di temperatura, lunghezza iniziale della barra e materiale del di cui è composto) influenza l'espansione può essere tradotto matematicamente da un molto semplice. Vediamo la figura sopra, in essa abbiamo una barra metallica di lunghezza L0 e temperatura iniziale T0, at essere riscaldato per un certo periodo di tempo, avrà una lunghezza finale L e una temperatura finale PER.
In questo modo la barra subisce un dilatazione lineare ΔL che può essere calcolato dalla differenza tra L e L0 quando ha subito una variazione della sua temperatura (ΔT) calcolata tra T e T0. Quindi abbiamo:
L=L0 .α .ΔT o L=L0 (1+ α.ΔT)
In SI la lunghezza iniziale della barra è espressa in metri, il coefficiente di dilatazione lineare del materiale α è dato in K-1 e la variazione di temperatura ΔT è data in K. Tuttavia, è più comune utilizzare il coefficiente di espansione del materiale in °C-1 e variazione di temperatura in °C.
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm
