Дилатацияплитка е името, дадено на явлението, при което има увеличаване на площта на aтяло причинени от повишаване на температурата. Този тип разширение се среща в тела с повърхностна симетрия, като плочи, плотове, плотове, плочки и т.н.
Вижсъщо: Калориметрия
Разширението на повърхността зависи от коефициент на повърхностно разширение. Този коефициент, чиято единица е ° С-1, е особеност от всеки вид материал, но поддържайте пропорционална връзка с коефициента на линейно разширение:
β - коефициент на повърхностно разширение (° C-1)
α - коефициент на линейно разширение (° C-1)
Можем да разберем тази връзка, ако видим, че при разширяването на повърхността има две разширениялинейна: един за дължина и друг за височина на тялото. Важно е да се подчертае, че показаната по-горе връзка е валидна само за тела, образувани от чисти вещества и еднородни.
Формула
Проверете формулата, която се използва за изчисляване на модул на повърхностното разширение - вариацията в зоната, претърпяна от някакво тяло, когато се нагрява.
С - разширение на площта (m²)
с0- начална площ (m²)
β - коефициент на повърхностно разширение (° C-1)
ΔT —Температурна промяна (° C)
В допълнение към този начин, можем да изчислим разширяването на повърхността по друг начин, така че директно да намерим крайната площ на тялото, проверете:
с - крайна площ (m²)
Термично разширение
Когато се нагрява, молекули на телата са склонни да вибрират с по-висока скорост, това прави макроскопични размери на телата може да бъде променен, макар и минимално. Нарича се феноменът, при който тялото променя размера си при нагряване дилатациятермична.
Въпреки че са интуитивни, не е вярно, че всички материали се разширяват, когато температурата им се повиши, има материали, които присъстват отрицателни коефициенти на разширение (като вулканизиран каучук), тоест когато тези материали се нагряват, размерите им се намаляват.
Термичното разширение е разделено на три подтипа разширение: линейна, плитка и обемни. Тези видове разширения се срещат заедно, но един от тях ще бъде по-значителен от другите, според формата на тялото.
Например: поради формата си иглата страда повече дилатациялинейна във връзка с други форми на дилатация; метална плоча от своя страна страда повече дилатацияповърхностен, поради неговия формат; течностите и газовете, които заемат пространството на техните контейнери, са склонни да се разширяват във всички посоки и следователно присъстват дилатацияобемни.
Вижсъщо:Какво е ентропия?
Разширение на течности
Течностите могат да претърпят обемно разширение при нагряване. Въпреки това, когато изучаваме този тип дилатация, е важно да разгледаме обемно разширение на контейнерите където се съхраняват течности.
В този смисъл се говори за привидно разширение - разликата между разширението, претърпяно от течността и от нейния контейнер. Влезте в нашата статия и научете всичко за разширяване на течността.
Експериментирайте
Има експерименти, които могат да се направят бързо и лесно, за да се визуализира явлението повърхностно разширение. Вижте някои случаи:
Необходими материали:
1 Тава от стиропор
1 монета
1 свещ
мачове
1 клещи
1 писалка
1 ножица
Методология:
Поставете монетата върху тавата от стиропор и я очертайте с писалката. След това го изрежете. Запалете свещта и задръжте монетата с клещите, като я поставите точно над пламъка на свещта (бъдете в присъствието на възрастен, за да извършите този тип експеримент).
След няколко минути поставете монетата върху тавата за стиропор и ще забележите, че тя ще се е свила по размер след разтопяването на стиропора. За да сравните размерите на нагретите и студените монети, поставете дупката, произведена от нагрятата монета, и парчето стиропор, което беше изрязано едно до друго.
Друг интересен експеримент е да има джанта и метална сфера с радиус малко по-голям от джантата. При стайна температура сферата няма да може да премине през джантата, но когато нагряваме джантата, вътрешната му площ се увеличава поради топлинно разширение и сферата ще може да премине през нея:
Друга възможност е да опитате да отворите тенджера, към която е прикрепен капак, като я загреете, като разширите нейната площ:
решени упражнения
Въпрос 1) Правоъгълният метален лист 0,05 m² има температура 25 ° C, когато се нагрява от слънчева светлина, докато температурата му достигне 75 ° C. Коефициентът на повърхностно разширение на материала, съставляващ листа, е равен на 2.0.10-4 ºC-1, колко ще бъде варирането в областта на тази плоча?
а) 0,0575 м²
б) 0,0505 м²
в) 1500 м²
г) 0,750 м²
д) 0,550 м²
Шаблон: Писмо Б.
Резолюция:
За да намерим крайната площ на ламарината, ще използваме следната формула за разширяване на повърхността:
Ще вмъкнем във формулата данните, предоставени в упражнението:
Според данните, предоставени от упражнението, крайната площ на този метален лист ще бъде 0,505 m², така че правилната алтернатива е буквата Б..
Въпрос 2) Даден материал има коефициент на линейно разширение 1,5.10-5 ° С-1, коефициентът на повърхностно разширение на същия този материал е:
а) 0.50.10-5 ° С-1
б) 0.75.10-5 ° С-1
в) 3.0.10-5 ° С-1
г) 4.50.10-5 ° С-1
д) 0.40.10-5 ° С-1
Шаблон: Писмо ° С
Резолюция:
За да решите това упражнение, просто не забравяйте, че две тела с различни симетрии, но направени от същото чисто вещество, поддържайте следната зависимост между техните коефициенти на топлинно разширение:
Следователно правилната алтернатива е писмото ° С.
Въпрос 3) Плот от 0,4 m² и коефициент на повърхностно разширение, равен на 2.0.10-5 ° С-1 се нагрява от 20 ° C до 200 ° C. Определете процентното увеличение на площта за тази плоча.
а) 0,36%
б) 35%
в) 25%
г) 0,25%
д) 5%
Шаблон: Писмо НА
Резолюция:
Нека първо изчислим модула на разширение, претърпян от плочата, използвайки формулата за повърхностно разширение:
Използвайки данните, предоставени от упражнението, ще трябва да направим следното изчисление:
В тази резолюция първо изчисляваме каква е дилатацията, претърпена от плаката. След това направихме съотношението между крайната площ на плочата, която е сумата от началната площ с разширяването на плочата, от началната площ на плочата. След умножаване на получената стойност по 100, намираме процента на новата площ спрямо предходната: 100,036, тоест: площта на плочата се е увеличила с 0,36%.
От мен Рафаел Хелерброк
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm