Dilatazione termica e Erasmus Quellinus il Giovane: differenze tra le pagine

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{{F|pittori belgi|luglio 2013}}

[[File:Gravesande ring.png|thumb|200px|Illustrazione dell'[[anello di Gravesande]], utilizzato per descrivere il fenomeno della dilatazione termica.]]

[[File:Erasmus Quellinus - Het Gulden Cabinet.png|thumb|Erasmus Quellinus il Giovane ritratto nell'''Het Gulden Cabinet''.]]

{{Bio

La '''dilatazione termica''' è il [[fenomeno fisico]] che si realizza quando in un [[Corpo (fisica)|corpo]] ([[liquido]], [[stato gassoso|gassoso]] o [[stato solido|solido]]) si verifica un aumento di [[volume]] all'aumentare della [[temperatura]].

|Nome = Erasmus

|Cognome = Quellinus il Giovane

|Sesso = M

|LuogoNascita = Anversa

|GiornoMeseNascita =

|AnnoNascita = 1607

|LuogoMorte = Anversa

|GiornoMeseMorte =

|AnnoMorte = 1678

|Epoca=1600

|Attività = pittore

|Nazionalità = fiammingo

|PostNazionalità = specializzato in studi sulla [[prospettiva]] e allievo di [[Pieter Paul Rubens]]

}}

==Biografia==

A livello [[Atomo|atomico]], si spiega con la variazione dell'oscillazione degli atomi attorno ad un punto di [[equilibrio]], che normalmente viene identificato con la [[lunghezza di legame]]. In realtà l'oscillazione non è simmetrica, ma è maggiore nel senso dell'allontanamento dal punto di equilibrio. A livello macroscopico ciò si traduce in un aumento del volume del materiale con l'aumento della temperatura.

Nato ad Anversa, è figlio di [[Erasmus Quellinus il Vecchio]] ed Elizabeth van Uden. Dapprima allievo di [[Wallerant Vaillant]], collaborò con numerosi membri della sua famiglia di artisti, tra cui [[Jan Philips van Thielen]]. Suo fratello [[Artus Quellinus il Vecchio]] fu un celebre scultore, così come tra i figli ed i nipoti vi fu una serie di pittori. Si sposò nel [[1634]] con Catharina de Hemelaer, da cui ebbe il figlio [[Jan-Erasmus Quellinus]]. Nel secondo matrimonio sposò Françoise de Fren, sorella di Isabella de Fren che fu moglie di [[David Teniers il Giovane]].

Come si desume dal nome, il materiale si dilata in risposta all'aumento di temperatura.

Nel caso l'andamento di tale dilatazione in funzione della variazione di temperatura sia lineare (come è per la maggior parte dei materiali per piccole variazioni - vedi sviluppo in [[serie di Taylor]]) resta definito il [[coefficiente di dilatazione termica]].

Nei corpi solidi, avvengono tre tipi di dilatazione: dilatazione cubica, dilatazione superficiale e dilatazione lineare.

==Voci correlate==

== Dilatazione cubica (volumica) ==

* [[Albero genealogico della famiglia Brueghel]]

Nella dilatazione cubica, l'aumento del volume <math>\Delta V</math> è direttamente proporzionale al volume iniziale <math>V_1</math> e all'incremento di [[temperatura]] <math>\Delta T^\circ</math>.

<math>V_1</math> è il volume a temperatura di 0&nbsp;°C, tuttavia, nel caso di un volume iniziale a temperatura t diversa da zero, l`errore che si commette è trascurabile.

:<math>\Delta V = k V_1 \Delta T</math>

dove <math>k</math> è il coefficiente di dilatazione cubica. Esso esprime l'aumento volumetrico di un corpo, avente un volume iniziale unitario di 1 m³, quando la sua temperatura aumenta di 1 °C.

Il volume finale si trova aggiungendo al volume iniziale <math>V_1</math> la dilatazione avvenuta.

:<math>V_2=V_1+\Delta V = V_1+kV_1\Delta T</math>

:<math>V_2=V_1(1+k \Delta T)</math>

== Dilatazione superficiale ==

Nella dilatazione superficiale, l'aumento della superficie ΔS è direttamente proporzionale alla superficie iniziale <math>S_1</math> e l'incremento di temperatura <math>\Delta T^\circ</math>

:<math>\Delta S=\sigma S_1 \Delta T</math>

dove σ è il coefficiente di dilatazione superficiale.

La superficie finale si trova aggiungendo a quella iniziale <math>S_1</math> la dilatazione avvenuta.

:<math>S_2=S_1+\Delta S = S_1+\sigma S_1 \Delta T</math>

:<math>S_2=S_1(1+\sigma\Delta T)</math>

== Dilatazione lineare ==

[[File:Bimetal coil reacts to lighter.gif|thumb|Dilatazione termica lineare di una lamina costituita da due metalli differenti]]

Nella dilatazione lineare, l'aumento della lunghezza del corpo Δl è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale <math>l_1</math> e alla variazione di temperatura <math>\Delta T^\circ</math>

:<math>\Delta l=\lambda l_1\Delta T</math><ref>{{Cita|Turchetti|p. 96}}</ref>

dove λ è il coefficiente di dilatazione lineare (e si misura in [[kelvin|K]]^-1).

La lunghezza finale si trova aggiungendo a quella iniziale <math>l_1</math> la dilatazione avvenuta.

:<math>l_2=l_1+\Delta l = l_1+\lambda l_1 \Delta T</math>

:<math>l_2=l_1(1+\lambda\Delta T)</math>

== Relazione tra i coefficienti di dilatazione cubica, superficiale e lineare ==

Tra i vari coefficienti k,σ,λ esiste un'interazione ossia:

:σ=2λ

:k=3λ

nel caso di materiali [[Isotropia|isotropi]].

Invece nel caso di materiali anisotropi gli effetti della dilatazione sono differenti a seconda della direzione che si prende in considerazione, per cui la relazione che lega i coefficienti di dilatazione cubica, superficiale e lineare dipende dalla particolare [[Morfologia (scienza dei materiali)|morfologia del materiale]] (la quale a sua volta dipende, oltre dalla composizione chimica del materiale, dall'intero processo di produzione e lavorazione al quale è sottoposto).

== Coefficienti di dilatazione termica dei solidi ==

Per un materiale, contrariamente a quanto si pensa, non esiste un solo coefficiente di dilatazione termica, ma ne esistono tanti quanti sono gli stati cristallini che può assumere il materiale ([[polimorfismo (mineralogia)|polimorfismo]] o [[allotropia (chimica)|allotropia]]).

== Coefficienti di dilatazione termica dei gas ==

Nei [[gas]], differentemente dai solidi, a rigore non avrebbero senso parlare di dilatazione, poiché essi non hanno un volume proprio, ma occupano sempre tutto il recipiente che li contiene. Si parla quindi più propriamente di "espansione" del gas.

Quando si ha un innalzamento di temperatura, nei gas le molecole si muovono più velocemente, e aumentano il numero di urti delle molecole con le pareti del recipiente per unità di tempo, e di conseguenza si ha un aumento di pressione.

Se riscaldiamo il gas in un recipiente chiuso avente una parete mobile, si nota che la parete si muove fino ad un certo punto, aumentando il volume del recipiente che racchiude il gas; si ha quindi nei gas un collegamento stretto tra volume e pressione; infatti le formule, anche se teoricamente diverse, portano ad un risultato coincidente.

Si può scrivere:

:<math>\Delta V = \alpha V_1 \Delta T</math>

oppure:

:<math>\Delta p= \alpha p_1 \Delta T</math>

dove α è il coefficiente di dilatazione dei gas ed è una costante fissa, qualsiasi sia il tipo di gas, equivalente a 1/273,16 per °C.

==Effetti negativi della dilatazione termica e relative contromisure==

{{vedi anche|shock termico}}

{{Doppia immagine|right|Thurbruecke Ossingen Schienenauszug Suedseite 01 09.jpg|130|Auckland Harbour Bridge Details 02.jpg|146|I [[Giunto di espansione|giunti di espansione]] nei binari delle ferrovie (a sinistra) e nei ponti (a destra) assicurano che tra un elemento e l'altro ci sia sempre uno "spazio vuoto", per cui permettono la dilatazione termica di tali elementi senza l'innesco di tensioni interne}}

{{...}}

==Note==

<references/>

==Bibliografia==

* {{cita libro | cognome= Turchetti | nome= Enrico | coautori= Romana Fasi | titolo= Elementi di Fisica | editore= Zanichelli | città= | ed= 1 | anno= 1998 | id= ISBN 8808097552 | cid= Turchetti | url= http://books.google.it/books?id=17cjPQAACAAJ}}

== Voci correlate ==

* [[Temperatura]]

* [[Calore]]

* [[Coefficiente di dilatazione termica]]

* [[Polimorfismo (mineralogia)]]

* [[Allotropia (chimica)]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:Thermal expansion}}

{{Controllo di autorità}}

{{portale|biografie|pittura}}

{{Portale|termodinamica}}

[[Categoria:Termodinamica]]

[[ca:Dilatació tèrmica]]

[[cs:Teplotní roztažnost]]

[[de:Wärmeausdehnung]]

[[el:Θερμική διαστολή]]

[[en:Thermal expansion]]

[[es:Dilatación térmica]]

[[fa:انبساط گرمایی]]

[[fi:Lämpölaajeneminen]]

[[fr:Dilatation thermique]]

[[hi:ताप विस्तार]]

[[hu:Hőtágulás]]

[[id:Pemuaian]]

[[ko:열팽창]]

[[mr:प्रसरण]]

[[pl:Rozszerzalność cieplna]]

[[pt:Dilatação térmica]]

[[ro:Dilatare termică]]

[[ru:Тепловое расширение]]

[[simple:Thermal expansion]]

[[sk:Tepelná rozťažnosť]]

[[tr:Genleşme]]

[[uk:Теплове розширення]]

[[ur:حرارتی پھیلاؤ]]

[[zh:热胀冷缩]]