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LA DILATAZIONE LINEARE

LA DILATAZIONE LINEARE
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LA DILATAZIONE LINEARE

Esperienza di laboratorio.

Elementi di teoria.

La maggior parte delle sostanze quando subisce una variazione di temperatura modifica anche il suo volume.

Questo capita nei solidi, nei liquidi e nei gas.

Questo tipo di fenomeno è una proprietà delle sostanze nota come DILATAZIONE TERMICA.



La dilatazione termica viene tenuta conto quando ad esempio si costruiscono i binari dei treni o i ponti: in queste strutture , infatti, devono essere lasciati degli spazi per permettere al corpo di dilatarsi.

Esistono tre tipi di dilatazione termica, a seconda che il fenomeno riguardi 1, 2 o 3 dimensioni del corpo in questione.

Nel caso di una barretta di ferro che si dilata la dilatazione interessa soprattutto la lunghezza (quindi una dimensione) perciò viene detta DILATAZIONE LINEARE.

La relazione per ricavare l’allungamento di un corpo è dato dalla formula:

Dl = ll0t

dove:

Dl = allungamento (m)

l= coefficiente di dilatazione lineare (°C  1)

l0= lunghezza iniziale del corpo (m)

t = differenza fra temperatura iniziale (t i ) e temperatura finale (t f ). (°C)

Come si può notare nella formula, ura il coefficiente di dilatazione lineare (l ) che varia a seconda del corpo.

Per calcolarlo bisogna procedere per via sperimentale.

Qui sotto viene riportata la nostra esperienza svolta in laboratorio.

 

Obiettivo: Calcolare il coefficiente di dilatazione lineare del ferro.

Materiale:

·         Leva di 4mm x 200;

·         Sbarra di ferro con scanalatura;

·         Pentola a pressione;

·         Fornellino;

·         Tubo per far passare il vapore;

·         Termometro.

Procedimento:

Infilare la sbarra di ferro nel tappo di sughero, il quale a sua volta è collegato alla valvola della pentola a pressione, in modo che il vapore riscaldi la sbarra passando al suo interno.  

Mettere la sbarra su un sistema composto da una leva ( che amplifica la misura trovata di 50 volte) e un metro.

Misurare la temperetura iniziale e la relativa lunghezza della sbarra senza che sia stata riscaldata;

Riscaldare con il vapore la sbarra e misurare la temperatura e la nuova lunghezza assunta dalla sbarra.

Dati rilevati:

 

 

 

L0

(m)

DL

(m)

T0

(°C)

Tf

(°C)

DT

(°C)

 

 

0.5

(0.026-0.004):50=0.00044

23.0

98.8

75.8

 

 

0.5

(0.026-0.003):50=0.00046

21.3

98.6

77.3

 

 

0.5

(0.025-0.001):50=0.00048

20.7

98.0

77.3

 

 

0.5




(0.024-0.015):50=0.00045

20.4

98.8

78.4

 

 

0.5

(0.023-0.001):50=0.00044

21.5

99.0

77.5

 

 

0.5

(0.026-0.002):50=0.00048

21.8

98.0

76.2

 

 

0.5

(0.024-0.001):50=0.00046

22.6

98.0

75.4

 

 

0.5

(0.022-0.000):50=0.00044

21.7

98.4

76.7

 

 

0.5

 (0.27-0.004):50=0.00046

20.7

98.2

77.5

 

MEDIE

0.5

0.00046

21.5

98.4

76.9

ERRORI

(ASSOL)

+ - 0.00002

+ - 1.3

+ - 0.5

+ - 1.5

l= 12*10 6

Osservazioni: dopo esssersi riscaldata, la barretta di ferro si è allungata.

Essendo l’ allungamento un valore molto piccolo non è stato possibile osservare il fenomeno ad occhio nudo e ci è stato indispensabile l’uso della leva per valutarlo.

 


0Conclusioni: dai dati rilevati abbiamo calcolato che il valore di lambda, coefficiente di dilatazione lineare del ferro, è :  12*10 6 (°C 1)   e si ricava con la formula:

l= Dl/lot

Come detto nell’introduzione, pur essendo lambda un valore molto piccolo esso non è trascurabile, soprattutto nella costruzione di ponti, strade, ferrovie ecc.






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