Dilatacemělký je název daný fenoménu, ve kterém existuje nárůst v oblasti atělo způsobené zvýšením teploty. K tomuto typu expanze dochází u těles s povrchovou symetrií, jako jsou desky, desky, desky, dlaždice atd.
Dívej setaky: Kalorimetrie
Dilatace povrchu závisí na koeficient povrchové roztažnosti. Tento koeficient, jehož jednotkou je ° C-1, je Vlastnosti každého druhu materiálu, ale udržujte proporcionální vztah s koeficientem lineární roztažnosti:
β - koeficient povrchové roztažnosti (° C-1)
α - koeficient lineární roztažnosti (° C-1)
Tento vztah můžeme pochopit, pokud vidíme, že v povrchové dilataci existují dva dilatacelineární: jeden pro délka a další pro výška z těla. Je důležité zdůraznit, že výše uvedený vztah platí pouze pro těla tvořená čisté látky a homogenní.
Vzorec
Zkontrolujte vzorec, který se používá k výpočtu modul dilatace povrchu - variace v oblasti, kterou trpí určité tělo při zahřátí.
S - dilatace plochy (m²)
s0- počáteční plocha (m²)
β - koeficient povrchové roztažnosti (° C-1)
ΔT —Změna teploty (° C)
Kromě tohoto způsobu můžeme vypočítat dilataci povrchu jiným způsobem, abychom mohli přímo najít konečnou plochu těla, zkontrolujte:
s - konečná plocha (m²)
Teplotní roztažnost
Při zahřátí molekuly těles má tendenci vibrovat při vyšších rychlostech, což činí makroskopické rozměry těl může být změněno, i když minimálně. Fenomén, při kterém tělo při zahřátí mění velikost, se nazývá dilatacetepelný.
Přestože je intuitivní, není pravda, že všechny materiály se při zvýšení jejich teploty rozpínají, existují i materiály, které jsou přítomny záporné koeficienty roztažnosti (jako vulkanizovaný kaučuk), to znamená, že když se tyto materiály zahřívají, jejich rozměry se zmenší.
Tepelná roztažnost je rozdělena do tří podtypů roztažnosti: lineární, mělký a objemový. Tyto typy dilatace se vyskytují společně, avšak jeden z nich bude podle tvaru těla významnější než ostatní.
Například: díky svému tvaru trpí jehla více dilatacelineární ve vztahu k jiným formám dilatace; kovová deska zase trpí více dilatacepovrchní, kvůli jeho formátu; kapaliny a plyny, které zabírají prostor jejich nádob, mají tendenci expandovat do všech směrů, a proto se vyskytují dilataceobjemový.
Dívej setaky:Co je entropie?
Dilatace tekutin
Kapaliny mohou při zahřívání procházet objemovou expanzí. Při studiu tohoto typu dilatace je však důležité vzít v úvahu: objemová expanze nádob kde jsou uloženy kapaliny.
V tomto smyslu se hovoří o zdánlivé dilataci - rozdílu mezi dilatací kapaliny a její nádoby. Navštivte náš článek a dozvíte se vše o tekutá dilatace.
Experiment
Existují experimenty, které lze provést rychle a snadno, aby se zviditelnil fenomén povrchní dilatace. Podívejte se na některé případy:
Potřebné materiály:
1 zásobník z polystyrenu
1 mince
1 svíčka
zápasy
1 kleště
1 pero
1 nůžky
Metodologie:
Umístěte minci na zásobník z polystyrenu a obrysujte jej perem. Poté to vystřihněte. Zapalte svíčku a držte minci kleštěmi a umístěte ji těsně nad plamen svíčky (být v přítomnosti dospělého k provedení tohoto typu experimentu).
Po několika minutách položte minci na talíř z polystyrenu a všimnete si, že se po roztavení polystyrenu zmenšila. Chcete-li porovnat velikost vyhřívané a studené mince, umístěte vedle sebe otvor vyprodukovaný zahřátou mincí a kousek polystyrenu, který byl vyříznut.
Dalším zajímavým experimentem je mít okraj a kovovou kouli s poloměrem o něco větším než okraj. Při pokojové teplotě nebude koule schopna projít okrajem, ale když okraj zahřeme, jeho vnitřní plocha se zvětší v důsledku tepelné roztažnosti a koule bude schopna projít:
Další možností je pokusit se otevřít hrnec s víkem připojeným zahřátím, čímž se jeho plocha zvětší:
vyřešená cvičení
Otázka 1) Obdélníkový plech o velikosti 0,05 m² má při zahřátí slunečním světlem teplotu 25 ° C, dokud jeho teplota nedosáhne 75 ° C. Koeficient povrchové roztažnosti materiálu, který tvoří plech, se rovná 2,0.10-4 ºC-1, jak moc bude kolísat oblast této desky?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1 500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Šablona: Dopis B
Řešení:
K nalezení konečné oblasti plechu použijeme následující vzorec pro roztažení povrchu:
Do vzorce vložíme data, která byla poskytnuta v cvičení:
Podle údajů poskytnutých cvičením bude konečná plocha tohoto plechu 0,505 m², takže správnou alternativou je písmeno B.
Otázka 2) Daný materiál má koeficient lineární roztažnosti 1,5.10-5 ° C-1, koeficient povrchové roztažnosti téhož materiálu je:
a) 0,50.10-5 ° C-1
b) 0,75.10-5 ° C-1
c) 3.0.10-5 ° C-1
d) 4.50.10-5 ° C-1
e) 0.40.10-5 ° C-1
Šablona: Dopis C
Řešení:
Chcete-li vyřešit toto cvičení, nezapomeňte, že dvě těla s různými symetriemi, ale vytvořená stejné čisté látky, udržujte následující vztah mezi jejich koeficienty tepelné roztažnosti:
Správnou alternativou je tedy písmeno C.
Otázka 3) 0,4 m² deska a koeficient povrchové roztažnosti rovný 2,0.10-5 ° C-1 se zahřívá z 20 ° C na 200 ° C. Určete procentuální nárůst plochy pro tuto desku.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Šablona: Dopis THE
Řešení:
Nejprve vypočítáme modul roztažnosti, kterému deska trpí, pomocí vzorce povrchové roztažnosti:
Na základě údajů poskytnutých cvičením budeme muset provést následující výpočet:
V tomto rozlišení nejprve spočítáme, jaká byla dilatace plaku. Dále jsme vytvořili poměr mezi konečnou plochou desky, což je součet počáteční plochy s roztažením desky, počáteční oblastí desky. Po vynásobení získané hodnoty 100 najdeme procento nové plochy ve vztahu k předchozí: 100,036, to znamená: plocha desky se zvýšila o 0,36%.
Podle mě. Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm