Coeficient de dilatació

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search
Junta de dilatació d'un pont. Si les juntes de dilatació no es tinguessin presents en el disseny de l'estructura, la dilatació tèrmica dels materials a temperatures elevades generaria unes tensions mecàniques tan grans que podrien fracturar el pont.

Un coeficient de dilatació és una relació que mesura el canvi relatiu de longitud o volum que es produeix quan un cos sòlid o un fluid experimenta un canvi en algun paràmetre com ara la temperatura, la pressió o la concentració.

Coeficient de dilatació tèrmica[modifica]

El coeficient de dilatació tèrmica, o coeficient de dilatació isòbara, és el quocient que mesura el canvi relatiu de longitud o volum que es produeix quan un cos sòlid o un fluid experimenta un canvi de temperatura a pressió constant. Durant una transferència de calor, l'energia que està emmagatzemada en els enllaços intermoleculars entre dos àtoms canvia; quan l'energia emmagatzemada augmenta, també ho fa la longitud d'aquests enllaços (el material pateix una dilatació tèrmica). Per tant, els sòlids solen expandir-se quan s'escalfen i contraure's quan es refreden.

El coeficient de dilatació tèrmica se sol denotar per α (alfa). Les seves unitats són K-1 (o, el que és el mateix, °C-1) i es defineix per:

On V és el volum, T és la temperatura i p significa que la transformació és a pressió constant.

Per a sòlids, el tipus de coeficient de dilatació tèrmica que se sol usar és el coeficient de dilatació lineal αL (o simplement α). Per a una dimensió lineal qualsevol, el coeficient de dilatació tèrmica lineal es pot mesurar experimentalment comparant el valor d'aquesta magnitud abans i després de cert canvi de temperatura:

D'altra banda, pel que fa a gasos i líquids, se sol utilitzar coeficient de dilatació tèrmica volumètric αV, que ve donat per l'expressió:

Per a materials isòtrops se sol complir la següent relació:[1]

Llista de coeficients de dilatació tèrmica[modifica]

Coeficient de dilatació tèrmica volumètric d'un polipropilè semicristal·lí

A continuació es llisten alguns valors de coeficients de dilatació tèrmica per diferents materials.

Material Coeficient de dilatació tèrmica
lineal αL a 20 °C (K-1)
Coeficient de dilatació tèrmica
volumètric αV a 20 °C (K-1)
Notes
Acer 11,0-13,0 x 10−6 33-39 x 10−6 Depèn de la composició
Bronze 17,5 x 10−6
Coure 17 x 10−6 51 x 10−6
Diamant 1 x 10−6 3 x 10−6
Ferro 11,8 x 10−6 33,3 x 10−6
Ferro colat 10,5 x 10−6
Formigó 12 x 10−6 36 x 10−6
Invar 1,2 x 10−6 3,6 x 10−6 36% Ni + 64% Fe
Titani 8,6 x 10−6
Llautó 18,5 x 10−6 57 x 10−6
Nylon 30 x 10−6
Pyrex 4 x 10−6
Polipropilè 150 x 10−6 450 x 10−6
Porcellana 4,0 x 10−6
PVC 52 x 10−6 156 x 10−6
Quars 0,33 x 10−6 1 x 10−6
Vidre 8,5 x 10−6 25,5 x 10−6

Referències[modifica]

  1. «Thermal Expansion». Western Washington University.

Vegeu també[modifica]