5.3 Dilatazione termica lineare e cubica (per solidi e liquidi)

Quando abbiamo parlato dei termometri nella premessa abbiamo accennato al fatto, noto dall’esperienza quotidiana, che il volume di un corpo varia al variare della temperatura.
Eccetto per alcune sostanze, un aumento di temperatura determina un aumento di volume.
In buona approssimazione possiamo affermare che la variazione di volume, oltre che al volume iniziale, è proporzionale alla variazione di temperatura: ΔV=γVΔt, dove γ prende il nome di coefficiente di dilatazione cubica della sostanza. I coefficienti di dilatazione cubica dei liquidi sono maggiori di almeno un ordine di grandezza, rispetto a quello dei solidi.
Se abbiamo una sbarretta la cui sezione è trascurabile ci interessa solo la variazione di lunghezza: parliamo allora di dilatazione lineare e la legge è analoga alla precedente: Δl=λlΔt, dove λ rappresenta il coefficiente di dilatazione lineare caratteristico di quella sostanza.
Si può dimostrare che in buona approssimazione si può assumere γ=3λ .
Le leggi di dilatazione si esprimono in modo più corretto come segue:
Legge di dilatazione lineare l=l₀(1+λt) dove l₀ è la lunghezza a 0°C
Legge di dilatazione superficiale S=S₀(1+2λt) dove S₀ è la superficie a 0°C
Legge di dilatazione cubica V=V₀(1+3λt) dove V₀ è il volume a 0°C