Wenn ein Körper eine Zunahme an. hat Temperatur, die Moleküle, aus denen es besteht, empfangen Energie und werden aufgeregt, was zu einer Vergrößerung der Abmessungen des Objekts führt. Dieses Phänomen ist bekannt als Wärmeausdehnung. In ähnlicher Weise verringert sich beim Abkühlen eines Körpers seine Energie und damit auch die molekulare Erregung, was zu einer Verringerung seiner Abmessungen führt, die als Kontraktion Thermal-.
DAS Wärmeausdehnung lassen sich auf drei Arten klassifizieren: linear, flach und volumetrische.
lineare thermische Dilatation
wenn der Temperaturschwankung eines Körpers, um den Abstand zwischen zwei Punkten zu ändern, die lineare Wärmeausdehnung, die unter anderem eine Variation der Länge eines Balkens, des Radius einer Kugel, der Diagonale eines Würfels oder eines Quadrats sein kann.
Betrachten Sie als Beispiel einen Eisenstab der Länge L0 mit Anfangstemperatur Tich. Indem Sie Ihre Temperatur auf T. erhöhenf , wird die Länge auf L erhöht. Sehen Sie das Bild an:
Diagramm mit linearer Wärmeausdehnung durch Temperaturanstieg
Die Temperaturschwankung (ΔT) ist die Differenz zwischen End- und Anfangstemperatur:
T = Tf - Tich
Die durch diese Temperaturänderung erzeugte lineare Wärmeausdehnung (ΔL) ist die Differenz zwischen der Endlänge L und der Anfangslänge L0:
L = L - L0
Diese Dehnung, die der Stab erleidet, ist proportional zur Temperaturänderung und der Anfangslänge des Stabes, kann also auch mit. berechnet werden Gesetz der linearen thermischen Dilatation nach der Formel:
L = α. L0. T
Die Proportionalitätskonstante α heißt linearer Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials, aus dem die Stange besteht. Seine Maßeinheit ist der reziproke Grad Celsius, dargestellt durch ºC -1. Diese Größe nimmt für jede Materialart einen anderen Wert an, der die lineare Wärmeausdehnung für jede Längeneinheit und für jede Temperaturänderungseinheit darstellt.
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Die Werte des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten einiger Substanzen finden Sie in der folgenden Tabelle:
Substanz |
Koeffizient (10-6 °C -1) |
Führen |
27 |
Aluminium |
25 |
Silber |
20 |
Silizium |
2,6 |
Stahl |
14 |
Gold |
15 |
Grafische Darstellung der linearen Wärmeausdehnung
Wir können die lineare Wärmeausdehnung aus einem Diagramm der Länge gegen die Temperatur erhalten:
Länge-Temperatur-Diagramm der linearen Wärmeausdehnung
Wir können den Winkel φ mit dem Gesetz der linearen Wärmeausdehnung in Beziehung setzen, denn:
L = α. L0. T
und
ΔL = α. L0
T
der sein Winkelkoeffizient der Geraden die die Längenänderung mit der Temperatur darstellt, ist gegeben durch:
tg φ = ΔL
T
bald:
tg φ = α. L0
Die Linie kann nicht durch Punkt 0 gehen, da die Anfangslänge nicht gleich Null sein kann.
Eine der Folgen der linearen Wärmeausdehnung zeigt sich im Ingenieurbau, zum Beispiel bei Dehnungsfugen (Bild im Titel), die an Bahngleisen oder Gehwegen vorhanden sind. Sie sind einfach ein kleiner Leerraum, der in Teilen der Konstruktion für die Expansion durch die Temperaturschwankungen, wie z. B. im Brandfall oder auch natürliche Schwankungen, schaden der Struktur des Gebäude. Wenn diese Dehnungsfugen nicht vorhanden wären, könnte jeder Temperaturanstieg dazu führen, dass sich der Beton oder die Beschläge verbiegen oder brechen.
Von Mariane Mendes
Abschluss in Physik
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TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Was ist lineare Wärmeausdehnung?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm. Zugriff am 28. Juni 2021.
