Questo strumento serve per dimostrare e misurare la dilatazione termica delle barre metalliche e, in particolare, quella lineare (cioè in una direzione sola). Esso è costituito da un fornello che poggia sopra una tavola di legno, da due sostegni ai quali si fissano delle aste metalliche di prova e da una scala graduata che misura la dilatazione delle aste.
L’asta di prova descritta è provvista di quattro aste di metalli diversi e va fissata ai due sostegni in modo che una delle due estremità tocchi un perno provvisto di un settore dentato. Quest’ultimo si ingrana con un indice che può muoversi lungo un arco di ottone su cui è segnata una scala graduata (da 0 a 90°). Quando l’asta viene scaldata, si allunga e agisce sul perno che muove l’indice così da misurare la dilatazione dell’asta stessa.
La dilatazione lineare di una barra dipende dalla lunghezza di questa, dalla variazione di temperatura a cui è sottoposta e dalla sostanza di cui è costituita. Questo fenomeno è trattato in opere storiche di scienze e fisica: Storia delle Scienze (1991), Ganot (1862), Palmieri (1869), Federico (1929).
Il Dilatometro Lineare di Precisione è progettato per misurare la dilatazione termica di materiali sotto l’effetto del calore. Le due barre metalliche, una di alluminio e una di ottone, vengono riscaldate passando vapore attraverso di esse. La dilatazione delle barre è misurata tramite il micrometro, mentre la temperatura è monitorata dal termometro a contatto con la barra. Questo dilatometro è particolarmente utile in esperimenti scientifici che richiedono una precisa misurazione della dilatazione termica di materiali sotto diverse condizioni di temperatura.
All’interno di altri modelli e descrizioni, l’apparato presenta una base con cuscinetto fisso, cuscinetto di guida, indicatore e scala proiettabile, o una combinazione di viti di taratura e indicatori su cerchi graduati. Le varianti includono strumenti con tre indicatori o tre tubi campione in acciaio, ottone e vetro, sui quali il vapore acqueo permette di ottenere il riscaldamento e la dilatazione misurata da scale a specchio o da scale lineari con indicatori colorati.
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In molti modelli, la dilatazione lineare è rilevata mediante un asse longitudinale che si espande quando la barra si riscalda. L’indicatore muove lungo una scala graduata o una scala a specchio, consentendo una lettura accurata dell’allungamento in millimetri o frazioni di millimetro. L’accuratezza tipica si declina in una sensibilità di circa 1/40 di millimetro e una portata di alcune millimetri, a seconda del modello specifico.
È comune che i dettagli includano la possibilità di utilizzare due o tre tubi campione e di calibrare lo strumento per azzerarlo o tararlo con una vite di taratura. In alcuni modelli si usano tre tubi di materiali differenti (ottone, alluminio e vetro) per misurare la dilatazione differenziale tra loro, con indicazioni su una scala di specchio o su indicatori di colore diverso.
Lo strumento è particolarmente utile in esperimenti scientifici che richiedono una precisa misurazione della dilatazione termica di solidi sotto diverse condizioni di temperatura. Può essere impiegato per verifiche di laboratorio su materiali diversi, studio della funzione di coefficienti di dilatazione e confronto tra lo spread di dilatazione tra metalli differenti.
Fonti storiche e descrittive includono riferimenti a Ganot e ad altre opere classiche di fisica sperimentale, che descrivono metodologie di dilatazione lineare e strumenti similari per la misurazione. Queste descrizioni hanno ispirato la progettazione di apparecchiature moderne per la determinazione precisa della dilatazione lineare dei solidi.
Apparecchio per la dilatazione lineare con tre indicatori: fornisce la misurazione contemporanea della dilatazione lineare di solidi di diversi materiali tramite tre tubi campione riscaldati con vapore acqueo e letti su una scala a specchio. Dotazione comprende tre tubi campione in ottone, alluminio e vetro, e una quantità di silicone per la chiusura o l’attrezzatura ausiliaria. Dimensioni tipiche e capacità di misura consentono di tracciare dilatazioni lineari fino a misure di alcuni millimetri, con una portata di diverse decine di centesimi di millimetro.
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Un’altra variante è l’Apparecchio per la misurazione contemporanea della dilatazione lineare di solidi utilizzando tre tubi campione, in cui il vapore acqueo riscalda i tubi e la dilatazione è rappresentata su una scala a specchio mediante assi longitudinali colorati. Dimensioni tipiche includono tubi di circa 700 mm di lunghezza e 6 mm di diametro, con massa relativamente ridotta e senza inclusa la fonte di calore (Da fornire separatamente su richiesta).
Un modello classico è quello con tre indicatori, in cui il cerchio graduato è azzerato tramite una vite di taratura, e una leva a cremagliera amplifica la dilatazione delle sbarre che muove l’ago indicatore sul cerchio graduato. Le sbarre da riscaldare sono poste a contatto con la leva, riscaldando tramite fornellino a fiamma. In questa configurazione si ottengono letture di dilatazione lineare dall’ordine di frazioni di millimetro fino a qualche millimetro, con attenzione a evitare correnti d’aria che possano compromettere un riscaldamento uniforme.
Questi strumenti, noti anche come dilatometri, sono fondamentali per esperimenti che richiedono misurazioni semiquantitative o qualitative della dilatazione lineare di solidi, offrendo una panoramica pratica della dipendenza tra materiale, lunghezza e temperatura.
| Tipo di strumento | Caratteristiche principali | Range di misura | Precisione |
|---|---|---|---|
| Dilatometro lineare con singolo indicatore | Fornello, tavola, due sostegni, barra campione | 1 mm circa | circa 0,05 mm |
| Dilatometro con tre indicatori | Tre tubi campione riscaldati, scala a specchio | fino a diversi mm | lee letture su scala graduata |
| Dilatometro differenziale/differenziale | Comparatori o modulo differenziali | Dilatazione differenziale tra campioni | alta precisione ottica |
Queste configurazioni mostrano come si possa misurare la dilatazione lineare in modi differenti: con lettura diretta sull’indice, con lettura indiretta su scale a specchio o tramite sistemi differenziali che confrontano brillanti campioni a temperatura controllata.
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