Dilatazione termica lineare N.1 - Popolis

Bersi Rita 2^F Prof. Dal Bosco Andrea a.s. 2007/2008
DILATAZIONE TERMICA LINEARE
I. OBIETTIVO
Usando il dilatometro, valutare sperimentalmente la dilatazione termica lineare specifica
(λ) di alcuni metalli (ferro e alluminio) e confrontare tali valori con quelli teorici
(bibliografia scientifica).
II. MATERIALE UTILIZZATO
Due aste: una di ferro (Fe) e una di alluminio (Al)
Supporto per l’asta
Metro Crogiuolo Bollitore elettrico Micrometro Termometro elettronico digitale
III. APPARECCHIATURA MONTATA
Dilatometro assemblato
V
IV. GRANDEZZE FISICHE MISURATE
Grandezza Simbolo Unità di misura Strumento
Lunghezza L 0 [mm] Metro
Temperatura T [°C] Termometro elettronico digitale
Dilatazione ∆l [mm] Micrometro
V. CARATTERISTICHE DEGLI STRUMENTI
Strumento Portata Risoluzione
Metro 3000 [mm] 1 [mm]
Micrometro 10 [mm] 0,01 [mm]
Termometro elettronico digitale -200,0 ; +1370,0 [°C]
0,1 [°C]

VI. DESCRIZIONE DELLA PROCEDURA
E’ stata posizionata l’asta di ferro sul supporto orizzontale fissandola ad un’estremità
con la vite (V) [cosa questa che permetteva all’asta cava di dilatarsi solo da una parte];
l’altro lato dell’asta si è collegato al tubo di gomma connesso con il bollitore attraverso
un tubo di gomma e abbiamo quindi misurato la lunghezza iniziale dell’asta l 0. Si è
proceduto a rilevare la temperatura iniziale (T 1 ) e ad accendere il bollitore d’acqua e-
lettrico. Abbiamo aspettato che l’acqua bollisse e che fuoriuscisse sotto forma di vapore
dall’estremità dell’asta cava dov’era inserito il termometro (le gocce d’acqua cadevano
nel crogiuolo). Si è quindi misurata la temperatura finale (T 2 ) e abbiamo letto
sul micrometro l’allungamento dell’asta (∆l). Quindi sono stati elaborati i dati per trovare
la dilatazione termica specifica linerare (λ) del ferro valutando gli errori confronto
fra λ th, e λ sp . Abbiamo infine ripetuto l’esperienza con un’asta di alluminio.
VII. DATI RACCOLTI ED ELABORATI
METALLI T 1 [°C] T 2 [°C] ∆T [°C] l 0 [mm] ∆l [mm] λ sp [1/°C]
Fe 17,1 98,7 81,6 500 0,49 12*10 -6
Al 17,9 98,3 80,4 500 0,91 22,6*10 -6
METALLI λ sp [1/°C] λ th [1/°C] Ea c(λ) [1/°C] Er c(λ) E% c(λ)
Fe 12*10 -6 12*10 -6 0 0,0000 0,0
Al 23*10 -6 26*10 -6 3*10 -6 0,1154 11,5
Nota: c = confronto
VIII. FORMULE UTILIZZATE PER L’ELABORAZIONE DEI DATI
∆T = T 2 – T 1 ∆l= λ* l 0 * ∆T λ sp = ∆l/(l 0 *∆T)
Ea c(λ) = |λ th - λ sp| Er c(λ) = Ea c(λ) /λ th E% c(λ)(c) = Er c(λ) *100
IX. VALUTAZIONE DELL’ESPERIENZA
Bontà dei risultati: nel primo caso (Fe), in cui l’errore percentuale confronto su λ è
nullo, i risultati sono perfetti. Nel secondo caso (Al), si è registrato invece un’ errore
percentuale sul confronto dei λ dello 11,54 % (non basso).
Cause degli errori: l’errore, nel secondo caso, è dovuto principalmente
all’apprezzamento della dilatazione con il micrometro. Probabilmente l’asta non era
stata fissata adeguatamente con la vite (V). Ciò le ha permesso di dilatarsi da entrambi
i lati opposti e pertanto di registrare una minore dilatazione da un solo lato ∆l
rilevata dal micrometro. Quanto sopra è coerente con il fatto che la valutazione del λ
è stata in difetto come è deducibile da un analisi dalla formula sopra riportata per un
minore ∆l rilevato.
Proposte per ridurre l’errore: prestare molta attenzione durante l’esame e la raccolta
dei dati ma, per quanto riportato sopra, anche e soprattutto al fissaggio dell’asta
sul supporto orizzontale con la vite (V).
Difficoltà incontrate: a leggere correttamente il micrometro.
Tempo impiegato: circa 45 minuti.