ТОПЛИНСКА ДИЛАТАЦИЈА: КОЕФИЦИЈЕНТ, ВРСТЕ И ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Термичка експанзија се повећава или варијација различитих метричких димензија (као што су дужина или запремина) која пролази физичког објекта или орган. До овог процеса долази због повећања температуре која окружује материјал. У случају линеарне дилатације, ове промене се дешавају у само једној димензији.

Коефицијент ове експанзије може се мерити упоређивањем вредности величине пре и после процеса. Неки материјали трпе супротно од топлотног ширења; то јест, постаје "негативан". Овај концепт предлаже да се неки материјали скупе када су изложени одређеним температурама.

Термичка експанзија у води

За чврсте материје се користи коефицијент линеарне експанзије да би се описао њихов раст. С друге стране, за течности се користи волуметријски коефицијент експанзије за обављање израчуна.

У случају кристализованих чврстих материја, ако је изометријска, експанзија ће бити општа у свим димензијама кристала. Ако није изометричан, у чаши се могу наћи различити коефицијенти експанзије, а промениће своју величину када се температура промени.

Коефицијент топлотне дилатације

Коефицијент топлотне експанзије (И) дефинисан је као полмер промене кроз који је прошао материјал услед промене његове температуре. Овај коефицијент представљен је симболом α за чврсте материје и β за течности, а води га Међународни систем јединица.

Коефицијенти топлотног ширења варирају када је у питању чврста супстанца, течност или гас. Свака од њих има различиту особину.

На пример, дилатација чврстог материјала се може видети дуж дужине. Запремински коефицијент је један од најосновнијих у погледу течности, а промене су приметне у свим правцима; Овај коефицијент се такође користи за израчунавање ширења гаса.

Негативно термичко ширење

Негативна топлотна експанзија јавља се код неких материјала који се уместо повећања величине са високим температурама, смањују због ниских температура.

Ова врста топлотног ширења се обично види у отвореним системима где се примећују интеракције у смеру - у случају леда - или код сложених једињења - као што се дешава са неким зеолитима, између осталог, Цу2О.

Исто тако, нека истраживања показују да се негативно термичко ширење дешава и у једнокомпонентним решеткама у компактном облику и са интеракцијом централне силе.

Јасан пример негативног топлотног ширења може се видети када у чашу воде додамо лед. У овом случају, висока температура течности на леду не узрокује повећање величине, већ се смањује величина леда.

Врсте

Приликом израчунавања експанзије физичког објекта мора се узети у обзир да се у зависности од промене температуре наведени објект може повећати или смањити у величини.

Неки објекти не захтевају драстичну промену температуре да би променили своју величину, тако да је вероватно да је вредност враћена прорачунима просечна.

Као и сваки поступак, термичка експанзија је подељена у неколико типова који објашњавају сваки феномен одвојено. У случају чврстих материја, врсте топлотне експанзије су линеарно ширење, волуметријско и површинско ширење.

Линеарна дилатација

Једна линеарна варијација доминира у линеарној дилатацији. У овом случају, једина јединица која пролази кроз промену је висина или ширина предмета.

Једноставан начин израчунавања ове врсте дилатације је упоређивање вредности магнитуде пре промене температуре са вредностима магнитуде после промене температуре.

Волуметријска дилатација

У случају волуметријског ширења, начин да се израчуна је поређење запремине течности пре промене температуре са запремине течности после промене температуре. Формула за израчунавање је:

Дилатација површине или површине

У случају површинске дилатације, примећује се повећање површине тела или предмета због промене његове температуре на 1 ° Ц.

Ово ширење делује за чврсте супстанце. Ако такође имамо линеарни коефицијент, можемо видети да ће величина објекта бити 2 пута већа. Формула за израчунавање је:

А _ф = А ₀

У овом изразу:

γ = коефицијент ширења подручја

А ₀ = почетна површина

А _ф = Завршна област

Т ₀ = Почетна температура.

Т _ф = Коначна температура

Разлика између дилатације површине и линеарне дилатације је у томе што у првом видите промену повећања површине објекта, а у другом је промена једне јединице мере (као што су дужина или величина ширина физичког објекта).

Примери

Прва вежба (линеарна дилатација)

Трачнице које чине пругу воза направљеног од челика имају дужину од 1500 м. Колика ће бити земљописна дужина када температура оде од 24 до 45 ° Ц?

Решење

Подаци:

Лο (почетна дужина) = 1500 м

Л _ф (крајња дужина) =?

Тο (почетна температура) = 24 ° Ц

Т _ф (крајња температура) = 45 ° Ц

α (коефицијент линеарног ширења који одговара челику) = 11 к 10 ^-6 ° Ц ^-1

Подаци су супституисани следећом формулом:

Међутим, прво морате знати вриједност температурне разлике да бисте укључили ове податке у једнаџбу. Да би се постигла ова разлика, највиша температура мора бити одузета од најниже.

Δт = 45 ° Ц - 24 ° Ц = 21 ° Ц

Након што се сазнају ове информације, могуће је користити претходну формулу:

Лф = 1500 м (1 + 21 ° Ц. 11 к 10 ^-6 ° Ц ^-1 )

Лф = 1500 м (1 + 2,31 к 10 ^-4 )

Лф = 1500 м (1.000231)

Лф = 1500,3465 м

Друга вежба (површна дилатација)

У средњој школи чаша има површину од 1,4 м ^ 2, ако је температура 21 ° Ц. Која ће бити његова крајња површина када температура порасте на 35 ° Ц?

Решење

Аф = А0

Аф = 1,4 м ² 204,4 к 10 ^-6 ]

Аф = 1,4 м ² . 1,0002044

Аф = 1.40028616 м ²

Зашто се дилатација догађа?

Сви знају да је сав материјал сачињен од разних субатомских честица. Измењивањем температуре или подизањем или спуштањем, ови атоми започињу процес кретања који може да модификује облик предмета.

Када се температура подигне, молекули почињу нагло да се крећу услед повећања кинетичке енергије, па ће се тако облик или запремина предмета повећавати.

У случају негативних температура догађа се супротно, у овом случају волумен објекта се смањује због ниских температура.

Референце

1. Линеарна, површна и волуметријска дилатација - вежбе. Решен је обновљен 8. маја 2018. године од компаније Фисимат: фисимат.цом.мк
2. Површна дилатација - решене вежбе. Преузето 8. маја 2018. године из Фисимат-а: фисимат.цом.мк
3. Термално ширење. Преузето 8. маја 2018. из Енцицлопӕдиа Британница: британница.цом
4. Термално ширење. Преузето 8. маја 2018. из Хипер Пхисицс Цонцептс: хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду
5. Термално ширење. Преузето 8. маја 2018. из Лумен Леарнинг: цоурсе.луменлеарнинг.цом
6. Термално ширење. Преузето 8. маја 2018. из Хипертектбоок-а Пхисицс: пхисицс.инфо
7. Термално ширење. Преузето 8. маја 2018. године са Википедије: ен.википедиа.орг.