I materiali si dilatano quando si scaldano — Educazione fisica, 11–13
Scaldando un materiale, di solito, esso occupa un po’ più spazio; raffreddandolo si contrae. Questo piccolo cambiamento è importante in ponti, rotaie e strumenti di misura.
Le particelle calde hanno bisogno di un po’ più di spazio
Quando un solido si scalda, le sue particelle vibrano più intensamente e tendono ad allontanarsi un poco. L’oggetto diventa leggermente più lungo o più largo; raffreddandosi, di solito si contrae. Le particelle non diventano più grandi e il materiale non diventa una sostanza nuova.
Perché lasciare spazi tra rotaie e ponti?
I costruttori dovevano risolvere un problema pratico: le strutture metalliche lunghe cambiano lunghezza con la temperatura. Se le estremità non potessero muoversi, il calore potrebbe deformare le rotaie o spingere pericolosamente le parti di un ponte. Piccoli spazi e giunti scorrevoli lasciano posto alla normale dilatazione e contrazione.
Un giunto di ponte in numeri
Immagina un ponte d’acciaio lungo 100 m che si allunga di 1 mm ogni 10 m quando aumenta la temperatura. Prima, 100 m contengono dieci tratti da 10 m. Poi ogni tratto aumenta di 1 mm, quindi la variazione totale è di 10 mm, cioè 1 cm. Il ponte misura 100,01 m: i giunti devono permettere questo movimento.
Non succede solo all’aria calda
È comprensibile osservare i palloncini e pensare che solo i gas si dilatino. Anche solidi e liquidi si dilatano quando si scaldano, ma di solito molto meno, quindi il cambiamento è più difficile da vedere. L’entità dell’effetto dipende dal materiale e dalla variazione di temperatura.
Termometri e strutture sicure
Un termometro a liquido sfrutta la dilatazione: il liquido caldo occupa più spazio e sale in un tubo stretto. Gli ingegneri usano la stessa idea per progettare ponti, ferrovie, tubi e strade in cemento. Prevedono spazi, giunti flessibili o materiali adatti per evitare crepe e deformazioni.
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