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Conducibilità termica dei metalli

Si dice spesso che i materiali metallici sono conduttori di calore.
Questo esperimento mette in evidenza che i “buoni conduttori” di calore non sono, in realtà, tutti ugualmente “buoni”. Insomma abbiamo a che fare con una proprietà che varia, e non poco, a seconda del metallo.

Guarda il video dell'esperimento

 

La tabella riporta i valori della conducibilità termica di diversi metalli.

Metallo    Conducibilità/W/(cm·°C)

Alluminio 2,4
Rame 4,0
Oro 3,2
Argento 4,3
Ferro 0,8
Acciaio 0,8
Ottone 1,1

1 W/(cm·°C) è l’energia in Joule che in un secondo riesce a superare la distanza di 1 cm attraverso la sezione di 1 cm2.

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I dati qui raccolti sono in sintonia con i risultati dell’esperimento, in quanto l’acciaio ha minore conducibilità e l’alluminio è un miglior conduttore rispetto all'ottone e all’acciaio. Il rame è nettamente superiore anche all’alluminio nel trasporto di calore e nell’esperimento con una barra di rame si dovrebbe vedere la differenza.

Il materiale con la maggiore conducibilità termica è il diamante: il suo valore di conducibilità può andare da 9 a 26 delle unità in tabella, cosa che lo rende estremamente freddo al tocco. Tra i metalli, la lega al 72% di argento e il 28% di rame (CuSil) conduce meglio il calore rispetto al solo argento.

Le seguenti immagini sono tratte dal sito www.hometrainingtools.com

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Le quattro barrette oblique sono di ottone, rame, alluminio e acciaio. Alle estremità ci sono dei piccoli fori su cui far aderire le gocce di cera fusa.

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Si pongono 4 gocce uguali di acqua colorata a distanze regolari e una quinta all’estremità delle barrette. Si accende il fornellino, che in pochi minuti supera la temperatura di 200 °C. Le gocce bolliranno quando la temperatura supererà i 100 gradi a causa della trasmissione del calore.  Può essere opportuno mettere le gocce più distanti solo dopo che le vicine siano evaporate.

Questi i risultati del nostro esperimento:

12:09 - accensione

12:12 - 1ª bolla alluminio (Al)

12:13 - 1ª bolla ottone (Ot)

12:14 - 2ª bolla Al

12:16 - 1ª bolla acciaio (Ac)

12:17 - 2ª bolla Ot

12:17 - 3ª bolla Al

12:20 - 3ª bolla Ot

12:28 - 4ª bolla Al

12:30 - 5ª bolla Al

12:30 - inizia la 2ª bolla Ac e la 4ª bolla Ot; si altera la scritta dell’alluminio.

 


Esperienza realizzata da Luciano Mancinelli