Sono delle proprietà fondamentali delle rocce per studiarne e capirne il loro utilizzo da un punto di vista industriale. Tra le varie proprietà troviamo il Punto di Fusione. Molti materiali mostrano diverso comportamento alla fusione. Alcuni fondono in modo congruente, altri in modo incongruente (producendo un fuso che non ha la loro composizione e che contiene un residuo solido chimicamente complementare), o sublimano o si decompongono (liberando una fase gassosa e lasciando un residuo piuttosto refrattario). Alcune sostanze ad alta Temperatura (T °C) diventano particolarmente plastiche per cui è difficile determinare l’esatta temperatura corrispondente al passaggio di stato. In generale il comportamento di fusione o sublimazione dipende molto dalla forza del legame atomico.
Si possono distinguere le sostanze in funzione del loro punto di fusione, quindi abbiamo:
- Molto Fusibili 100 – 400°C
- Facilmente Fusibili 400 – 700°C
- Fusibili 700 – 1000°C
- Difficilmente Fusibili 1000 – 1300°C
- Molto Difficilmente Fusibili 1300 – 1600°C
- Infusibili > 1600°C
Nei sistemi complessi come le rocce, la definizione di Punto di Fusione è ancora più aleatoria e in generale riguarda l’inizio della fusione, poiché la fusione di una roccia si svolge su un ampio intervallo di temperature. Dal punto di vista tecnico, l’intervallo di temperatura compreso tra la comparsa dei primi effetti di fusione (manifestati sotto forma di legami vetrosi nella massa raffreddata) e l’estensione del fenomeno fino alla perdita della forma originaria della sostanza riscaldata, è detto Campo di Vetrificazione di questa sostanza.
METODO DELLE TERMOCOPPIE
È effettuata con coppie termoelettriche, pirometri ottici, termometri a dilatazione, a tubo di Bourdon, a resistenza e coni pirometrici standard.
CONI PIROMETRICI STANDARD
Sono piccoli coni confezionati con diverse sostanze che si rammolliscono a Temperature prefissate. La Temperatura di fusione o di caduta è quella necessaria a far piegare la punta del cono fino quasi alla base sulla quale poggiano. I coni coprono l’intervallo di temperature comprese tra 600 – 2000°C e sono 40. Il numero del cono che si piega ad una certa temperatura rappresenta l’equivalente della temperatura stessa.
CAPACITA’ TERMICA
È la proprietà dei materiali di immagazzinare calore. Si riscalda il corpo e si fa il confronto con la temperatura raggiunta. Dividendo il valore ottenuto per la massa si ottiene la capacità termica dell’unità di massa detta Calore Specifico. Queste grandezze esprimono le quantità di calore da fornire ad 1 grammo di sostanza per innalzare la sua temperatura di 1°C. Il Calore Specifico è direttamente proporzionale all’energia che si deve impiegare per portare il corpo ad una certa temperatura.
CONDUCIBILITA’ TERMICA
La Conducibilità Termica K definisce la capacità di un materiale di propagare il calore, ovvero il flusso di calore entro un materiale. È espressa come unità di cal/sec cm2°C cm, ovvero quantità di calore che passa attraverso una sezione (cm2) e per una distanza (cm) nel tempo (sec). Le unità SI sono W/m K o W/cm °C. La caloria è la quantità necessaria per portare 1 grammo di acqua distillata da 14,5°C a 15,5°C. La Conducibilità termica è influenzata dalla temperatura assoluta alla quale avviene il flusso di calore, essa in generale diminuisce all’aumentare della temperatura. Nelle rocce la Conducibilità Termica dipende molto dalla tessitura, sia a causa degli effetti dovuti all’orientazione dei minerali sia per quelli concessi con la presenza di pori. La Conducibilità Termica è inversamente proporzionale alla porosità reale e direttamente proporzionale al diametro dei pori, cavità piccole ed isolate escludono l’instaurarsi di fenomeni convettivi dell’aria, che quando è in quiete è circa 100 volte meno conduttiva. La presenza di acqua nei pori fa invece aumentare la Conducibilità termica anche del 35%.
ESPANSIONE O DILATAZIONE TERMICA
Espansione Termica è il termine generale usato per descrivere la variazione di dimensioni che subisce la maggior parte del materiale con aumento o diminuzione di temperatura. Dati di espansione termica sono riportati generalmente in termini di Coefficiente di Espansione Lineare 𝜶:
𝜶= Δ𝒍 / 𝒍𝟎
L0= lunghezza
Δ𝑙= variazione in lunghezza
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