Calcolo dell'Escursione Termica: Formula e Applicazioni

Uno dei principi fisici su cui si basa la misura della temperatura con un termometro clinico è la dilatazione termica che andremo ad analizzare un po' più in dettaglio.

Dilatazione Termica Lineare

Quando vengono riscaldati i corpi si dilatano. Consideriamo ad esempio un'asta di lunghezza l₀ a una temperatura iniziale T₀. Portiamo l'asta a una temperatura finale T in modo tale che la variazione di temperatura sia uguale a ΔT = T - T₀. Sperimentalmente si verifica che l'allungamento Δl è direttamente proporzionale alla lunghezza iniziale dell'asta l₀ e alla variazione della temperatura ΔT, ossia Δl = λ l₀ ΔT.

Il coefficiente di proporzionalità λ prende il nome di coefficiente di dilatazione lineare. Il coefficiente di dilatazione lineare dipende dalla sostanza che prendiamo in esame.

Esempio di Calcolo: Binario Ferroviario

Con la legge della dilatazione termica lineare possiamo ad esempio calcolare di quanto si allunga un binario ferroviario in acciaio lungo 36 m quando viene sottoposto a un'escursione termica pari a 30°C. Avremo Δl = λ · l₀ · ΔT = 1.2 · 10^-5 °C^-1 · 36 m · 30°C = 0.013 m. La dilatazione termica comporta un allungamento del binario di circa 1.3 cm. Questo è il motivo per cui solitamente, nel costruire una rete ferroviaria, vengono lasciati degli spazi vuoti tra un binario e il successivo.

Lamina Bimetallica

Un'utile applicazione della dilatazione termica è costituita dalla lamina bimetallica, costituita da due strati sovrapposti di metalli aventi coefficienti di dilatazione lineare diversi. Quando una lamina bimetallica viene riscaldata si piega in maniera da garantire al metallo con λ maggiore una dilatazione termica maggiore, ossia con la convessità dalla parte del materiale più dilatabile.

Leggi anche: Codice Fiscale per Non Residenti

Le lamine bimetalliche possono essere utilizzate ad esempio come elementi di un termostato: infatti piegandosi possono aprire il circuito elettrico del termostato e spegnere l'impianto di riscaldamento di una casa.

Escursione Termica e Pannelli Fotovoltaici

L’escursione termica massima, nel corso dell’anno, sul tetto di una casa su cui è posizionato un pannello fotovoltaico protetto da una lastra di vetro di dimensioni 167 cm x 100 cm, è di 65 °C. In questo esercizio ci viene detto che l’escursione termica massima sul tetto di una casa è di 65 °C. Determiniamo innanzitutto la variazione massima della larghezza e della lunghezza della lastra di vetro applicando l’apposita formula.

Temperatura, Pressione e Volume nei Gas

Temperatura, pressione e volume sono tre grandezze fondamentali nello studio dei gas. All’interno di questa sezione si studiano infatti trasformazioni di diverso tipo: isocore (volume costante), isoterme (temperatura costante) e isobare (pressione costante). Si distinguono poi i cosiddetti gas perfetti, ovvero quelle sostanze che obbediscono esattamente alle due leggi di Gay-Lussac e a quella di Boyle, dei quali va analizzata l’equazione di stato, e i gas reali, che possono muoversi solamente nel volume lasciato libero dalle altre molecole.