Когато тялото има увеличение на температура, молекулите, които го съставят, получават енергия и се развълнуват, причинявайки увеличаване на размерите на обекта. Това явление е известно като термично разширение. По същия начин, когато тялото се охлажда, неговата енергия намалява, а също и молекулярната възбуда, което води до намаляване на размерите му, което е известно като свиване термична.
НА термично разширение могат да бъдат класифицирани по три начина: линейна, плитка и обемни.
линейно термично разширение
когато изменение на температурата на тялото за промяна на разстоянието между две точки, линейно термично разширение, което може да бъде вариация между дължината на лента, радиуса на сфера, диагонала на куб или квадрат.
Като пример, помислете за желязна пръчка с дължина L0 с начална температура Ti. Чрез повишаване на температурата до Tе , дължината ще бъде увеличена до L. Погледни снимката:
Диаграма, показваща линейно термично разширение, причинено от повишаване на температурата
Изменението на температурата (ΔT) е разликата между крайната и началната температура:
ΔT = Tе - Ti
Линейното термично разширение (ΔL), получено от това изменение на температурата, е разликата между крайната дължина L и началната дължина L0:
Δ L = L - L0
Това разширение, претърпяно от бара, е пропорционално на температурните вариации и първоначалната дължина на шината, така че може да се изчисли и с Закон за линейното термично разширение по формулата:
Δ L = α. L0. Δ T
Извиква се константа на пропорционалност α линеен коефициент на топлинно разширение от материала, който изгражда лентата. Неговата мерна единица е реципрочната степен на Целзий, представена с ºC -1. Това количество приема различна стойност за всеки вид материал, представляваща линейното топлинно разширение за всяка единица дължина и за всяка единица изменение на температурата.
Вижте следната таблица за стойностите на коефициента на линейно термично разширение на някои вещества:
Вещество |
Коефициент (10-6 ° С -1) |
Водя |
27 |
Алуминий |
25 |
Сребро |
20 |
Силиций |
2,6 |
Стомана |
14 |
Злато |
15 |
Графично представяне на линейно топлинно разширение
Можем да получим линейно топлинно разширение от графика на дължината спрямо температурата:
Графика на дължината спрямо температурата на линейно термично разширение
Можем да свържем ъгъла φ със Закона за линейното термично разширение, тъй като:
Δ L = α. L0. Δ T
и
ΔL = α. L0
Δ T
бидейки прав ъглов коефициент което представлява вариацията в дължината с температурата, се дава от:
tg φ = ΔL
Δ T
скоро:
tg φ = α. L0
Линията не може да премине през точка 0, тъй като първоначалната дължина не може да бъде равна на нула.
Едно от последствията от линейното термично разширение може да се види в инженерните работи, например разширителните фуги (фигура в заглавието), които съществуват на влакови коловози или тротоари. Те са просто малко празно пространство, останало в части от конструкцията за разширение, причинено от температурни вариации, като например в случай на пожар или дори природни колебания, не увреждат структурата на сгради. Ако тези компенсатори не съществуват, всяко повишаване на температурата може да доведе до огъване или счупване на бетона или хардуера.
От Мариан Мендес
Завършва физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm