LA DILATAZIONE LINEARE DEI SOLIDI
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che in un corpo lungo e sottile in cui una delle tre dimensioni (la lunghezza) è molto maggiore rispetto alle altre vi è una relazione lineare che lega la variazione di lunghezza alla variazione di temperatura.
CENNI TEORICI
Quando un corpo solido si scalda, il suo volume aumenta secondo un fenomeno chiamato dilatazione termica. Se consideriamo un corpo lungo e sottile possiamo trascurare la dilatazione su larghezza e spessore e limitarci a considerare la dilatazione lungo la direzione principale: parliamo allora di dilatazione lineare.La relazione della dilatazione lineare permette di calcolare la variazione di lunghezza di un corpo sottoposto ad una differenza di temperatura ΔT:
Δl = λ · l₀ · ΔT
dove con Δl indichiamo l'allungamento/accorciamento del corpo, con l₀ (m) la lunghezza iniziale alla temperatura T₀ (°C o K) e con λ (°C⁻¹ o K⁻¹) il coefficiente di dilatazione lineare, che dipende dal materiale considerato. Si può quindi notare che l'allungamento è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura.
MATERIALI
STRUMENTI
Dilatometro
Barra di rame
Alcool
Accendino
Ago
Cotone
PROCEDIMENTO
1)Riporre il cotone nel contenitore.
2)Versare l’alcool sul cotone.
3)Inserire la barretta di rame.
4)Infiammare il cotone con l’accendino.
CONCLUSIONI
Il calore che abbiamo fornito alla barra di rame ha causato un aumento della sua temperatura. Ciò ha determinato una dilatazione di quest'ultima soprattutto lungo l a sua direzione principale: la lunghezza. La barra di rame, allungandosi, ha di conseguenza fatto pressione su una leva che ha consentito all'ago di spostarsi rendendo visibile tale fenomeno sul dilatometro.Il risultato è stato perciò quello sperato.
LA CONDUCIBILITA' TERMICA
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che materiali diversi presentano una diversa conducibilità termica.
CENNI TEORICI
L'esperienza quotidiana ci insegna che non tutti i materiali si comportano allo stesso modo rispetto alla trasmissione del calore. Questo ci dice che ogni materiale ha una capacità più o meno elevata di condurre il calore e la grandezza che ci permette di misurare tale capacità viene detta conducibilità termica. Ogni materiale ha un proprio valore di conducibilità termica. I metalli conducono molto bene il calore e presentano elevati valori di conducibilità termica; sono quindi detti conduttori. Al contrario il legno, il vetro, la plastica sono esempi di materiali isolanti termici, ossia cattivi conduttori del calore.
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MATERIALI
Barra di rame
Barra di acciaio
Fonte di calore
6 pesetti dello stesso peso
Cera
PROCEDIMENTO
1)Incollare con la cera,nella stessa posizione in entrambe le barre, 3 pesetti sulla barra di rame e 3 su quella di acciaio. 2)Mettere la fonte di calore all'estremità delle due barre in modo che si trovi alla stessa distanza dal primo pesetto di entrambe le barre.
3)Attendere che la cera si sciolga grazie al fenomeno della conduzione termica.
CONCLUSIONI
Inizialmente il risultato raggiunto non è stato quello sperato in quanto a causa del vento la fiamma si è spostata verso la barra di ferro. Di conseguanza il primo pesetto che si è staccato è stato quello che si trovava sulla barra di ferro. Di seguito, prestando attenzione a tale fenomeno atmosferico e aggiustando la direzione della fiamma in modo che si trovasse perfettamente al centro siamo riusciti a dimostrare che la conducibilità termica del rame è maggiore rispetto a quella dell'acciaio. Infatti i pesetti che sono caduti più velocemente erano attaccati alla barra di rame il quale, di conseguenza, conduce il calore più rapidamente rispetto all'acciaio a parità di calore fornito.
LA DILATAZIONE VOLUMICA DEI SOLIDI
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che un corpo soggetto a una variazione di temperatura modifica il proprio volume, cioè vi è variazione della misura di ognuna delle tre dimensioni del corpo.
CENNI TEORICI
La dilatazione volumica è il caso più generale del fenomeno di dilatazione termica dei corpi solidi e consiste in una variazione delle misure delle tre dimensioni di un corpo a seguito di una variazione di temperatura.Nel caso della dilatazione lineare vengono considerati soltanto corpi sottili, immaginando che ci sia una dimensione molto maggiore delle altre due e che essa sia l'unica a risentire della dilatazione termica. Considerare però l'allungamento in una sola direzione di un corpo tridimensionale è un'approssimazione della realtà. Infatti anche se si può parlare di dilatazione lineare o di dilatazione superficiale, qualsiasi fenomeno di dilatazione termica non è altro che una dilatazione volumica. La formula della dilatazione volumica è del tutto analoga nella struttura a quella della dilatazione lineare: basta sostituire le lunghezze con i volumi
ΔV = β V₀ ΔT
dove ΔV è la variazione di volume ; ΔT è la differenza tra la temperatura finale e la
temperatura iniziale; V₀ è il volume iniziale ß è il coefficiente di dilatazione volumica e dipende dal materiale. Inoltre ß=3λ
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MATERIALI
Anello di Gravesande: uno strumento costituito da un anello metallico e una sfera di metallo in grado di passare all'interno dell'anello.
Fonte di calore per riscaldare la sfera.
PROCEDIMENTO
1)Verificare che la sfera di metallo sia in grado di passare all'interno dell'anello.
2)Fornire calore alla sfera di metallo provocando un aumento della sua temperatura.
3)Verificare che la sfera di metallo non sia più in grado di passare all'interno dell'anello
CONCLUSIONI
Dopo aver fornito calore alla sfera di metallo abbiamo verificato se questa passasse ancora all'interno dell'anello. Tuttavia questa, a causa della variazione della temperatura aveva subito una dilatazione volumica cioè un aumento delle misure delle sue tre dimensioni perciò non era più in grado di passare all'interno dell'anello. Il risultato è stato quello che speravamo.
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RELAZIONE DI LABORATORIO
Giulia Bartolocci
Created on September 25, 2025
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LA DILATAZIONE LINEARE DEI SOLIDI
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che in un corpo lungo e sottile in cui una delle tre dimensioni (la lunghezza) è molto maggiore rispetto alle altre vi è una relazione lineare che lega la variazione di lunghezza alla variazione di temperatura.
CENNI TEORICI
Quando un corpo solido si scalda, il suo volume aumenta secondo un fenomeno chiamato dilatazione termica. Se consideriamo un corpo lungo e sottile possiamo trascurare la dilatazione su larghezza e spessore e limitarci a considerare la dilatazione lungo la direzione principale: parliamo allora di dilatazione lineare.La relazione della dilatazione lineare permette di calcolare la variazione di lunghezza di un corpo sottoposto ad una differenza di temperatura ΔT:
Δl = λ · l₀ · ΔT
dove con Δl indichiamo l'allungamento/accorciamento del corpo, con l₀ (m) la lunghezza iniziale alla temperatura T₀ (°C o K) e con λ (°C⁻¹ o K⁻¹) il coefficiente di dilatazione lineare, che dipende dal materiale considerato. Si può quindi notare che l'allungamento è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura.
MATERIALI
STRUMENTI
Dilatometro
Barra di rame
Alcool
Accendino
Ago
Cotone
PROCEDIMENTO
1)Riporre il cotone nel contenitore. 2)Versare l’alcool sul cotone. 3)Inserire la barretta di rame. 4)Infiammare il cotone con l’accendino.
CONCLUSIONI
Il calore che abbiamo fornito alla barra di rame ha causato un aumento della sua temperatura. Ciò ha determinato una dilatazione di quest'ultima soprattutto lungo l a sua direzione principale: la lunghezza. La barra di rame, allungandosi, ha di conseguenza fatto pressione su una leva che ha consentito all'ago di spostarsi rendendo visibile tale fenomeno sul dilatometro.Il risultato è stato perciò quello sperato.
LA CONDUCIBILITA' TERMICA
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che materiali diversi presentano una diversa conducibilità termica.
CENNI TEORICI
L'esperienza quotidiana ci insegna che non tutti i materiali si comportano allo stesso modo rispetto alla trasmissione del calore. Questo ci dice che ogni materiale ha una capacità più o meno elevata di condurre il calore e la grandezza che ci permette di misurare tale capacità viene detta conducibilità termica. Ogni materiale ha un proprio valore di conducibilità termica. I metalli conducono molto bene il calore e presentano elevati valori di conducibilità termica; sono quindi detti conduttori. Al contrario il legno, il vetro, la plastica sono esempi di materiali isolanti termici, ossia cattivi conduttori del calore.
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MATERIALI
Barra di rame
Barra di acciaio
Fonte di calore
6 pesetti dello stesso peso
Cera
PROCEDIMENTO
1)Incollare con la cera,nella stessa posizione in entrambe le barre, 3 pesetti sulla barra di rame e 3 su quella di acciaio. 2)Mettere la fonte di calore all'estremità delle due barre in modo che si trovi alla stessa distanza dal primo pesetto di entrambe le barre. 3)Attendere che la cera si sciolga grazie al fenomeno della conduzione termica.
CONCLUSIONI
Inizialmente il risultato raggiunto non è stato quello sperato in quanto a causa del vento la fiamma si è spostata verso la barra di ferro. Di conseguanza il primo pesetto che si è staccato è stato quello che si trovava sulla barra di ferro. Di seguito, prestando attenzione a tale fenomeno atmosferico e aggiustando la direzione della fiamma in modo che si trovasse perfettamente al centro siamo riusciti a dimostrare che la conducibilità termica del rame è maggiore rispetto a quella dell'acciaio. Infatti i pesetti che sono caduti più velocemente erano attaccati alla barra di rame il quale, di conseguenza, conduce il calore più rapidamente rispetto all'acciaio a parità di calore fornito.
LA DILATAZIONE VOLUMICA DEI SOLIDI
Obiettivo
L'obiettivo di questo esperimento è quello di dimostrare che un corpo soggetto a una variazione di temperatura modifica il proprio volume, cioè vi è variazione della misura di ognuna delle tre dimensioni del corpo.
CENNI TEORICI
La dilatazione volumica è il caso più generale del fenomeno di dilatazione termica dei corpi solidi e consiste in una variazione delle misure delle tre dimensioni di un corpo a seguito di una variazione di temperatura.Nel caso della dilatazione lineare vengono considerati soltanto corpi sottili, immaginando che ci sia una dimensione molto maggiore delle altre due e che essa sia l'unica a risentire della dilatazione termica. Considerare però l'allungamento in una sola direzione di un corpo tridimensionale è un'approssimazione della realtà. Infatti anche se si può parlare di dilatazione lineare o di dilatazione superficiale, qualsiasi fenomeno di dilatazione termica non è altro che una dilatazione volumica. La formula della dilatazione volumica è del tutto analoga nella struttura a quella della dilatazione lineare: basta sostituire le lunghezze con i volumi
ΔV = β V₀ ΔT
dove ΔV è la variazione di volume ; ΔT è la differenza tra la temperatura finale e la temperatura iniziale; V₀ è il volume iniziale ß è il coefficiente di dilatazione volumica e dipende dal materiale. Inoltre ß=3λ
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CONCLUSIONI
Dopo aver fornito calore alla sfera di metallo abbiamo verificato se questa passasse ancora all'interno dell'anello. Tuttavia questa, a causa della variazione della temperatura aveva subito una dilatazione volumica cioè un aumento delle misure delle sue tre dimensioni perciò non era più in grado di passare all'interno dell'anello. Il risultato è stato quello che speravamo.
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