Erweiterungflach ist die Bezeichnung für das Phänomen, bei dem es a Zunahme im Bereich von aKörper durch einen Temperaturanstieg verursacht. Diese Art der Ausdehnung tritt bei Körpern mit oberflächlicher Symmetrie auf, wie Platten, Tischplatten, Brettern, Fliesen usw.
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Die Oberflächendilatation hängt von der Oberflächenausdehnungskoeffizient. Dieser Koeffizient, dessen Einheit. ist °C-1, ist Feature von jedem Materialtyp, aber halten Sie eine proportionale Beziehung zum linearen Ausdehnungskoeffizienten ein:
β — Oberflächenausdehnungskoeffizient (°C-1)
α — linearer Ausdehnungskoeffizient (°C-1)
Wir können diese Beziehung verstehen, wenn wir sehen, dass es bei der Oberflächendilatation zwei gibt Erweiterungenlinear: einer für die Länge und noch einer für die Höhe vom Körper. Es ist wichtig zu betonen, dass die oben gezeigte Beziehung nur für Körper gilt, die gebildet werden durch reine Stoffe und homogen.
Formel
Überprüfen Sie die Formel, die verwendet wird, um die zu berechnen
Modul der Oberflächendehnung — die Variation im Bereich, die ein Körper beim Erhitzen erleidet.
S — Flächendehnung (m²)
so0— Anfangsfläche (m²)
β — Oberflächenausdehnungskoeffizient (°C-1)
T —Temperaturschwankung (°C)
Darüber hinaus können wir die Oberflächendilatation auf andere Weise berechnen, damit wir direkt den endgültigen Bereich des Körpers finden können, überprüfen Sie:
so — Endfläche (m²)
Wärmeausdehnung
Beim Erhitzen wird die Moleküle der Körper neigen dazu, bei höheren Geschwindigkeiten zu vibrieren, dies macht die makroskopische Abmessungen von Körpern kann sein geändert, wenn auch minimal. Das Phänomen, bei dem ein Körper beim Erhitzen seine Größe ändert, heißt ErweiterungThermal.
Obwohl es intuitiv ist, ist es nicht wahr, dass sich alle Materialien ausdehnen, wenn ihre Temperatur erhöht wird, es gibt Materialien, die vorhanden sind negative Ausdehnungskoeffizienten (sowie vulkanisierter Gummi), d. h. wenn diese Materialien erhitzt werden, werden ihre Abmessungen reduziert.
Die Wärmeausdehnung wird in drei Unterarten der Ausdehnung unterteilt: linear, flach und volumetrische. Diese Arten der Dilatation treten zusammen auf, jedoch ist eine von ihnen je nach Körperform bedeutender als die anderen.
Zum Beispiel: Durch ihre Form leidet die Nadel mehr Erweiterunglinear in Bezug auf andere Formen der Dilatation; eine Metallplatte leidet wiederum mehr Erweiterungoberflächlich, wegen seines Formats; Flüssigkeiten und Gase, die den Raum ihrer Behälter einnehmen, neigen dazu, sich in alle Richtungen auszudehnen und sind daher vorhanden Erweiterungvolumetrische.
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Dilatation von Flüssigkeiten
Flüssigkeiten können beim Erhitzen eine Volumenausdehnung erfahren. Bei der Untersuchung dieser Art der Dilatation ist es jedoch wichtig, dass wir die Volumenausdehnung von Behältern wo Flüssigkeiten gelagert werden.
In diesem Sinne spricht man von scheinbarer Dilatation – dem Unterschied zwischen der Dilatation der Flüssigkeit und ihres Behälters. Greifen Sie auf unseren Artikel zu und erfahren Sie alles über flüssige Dilatation.
Experiment
Es gibt Experimente, die schnell und einfach durchgeführt werden können, um das Phänomen der oberflächlichen Dilatation sichtbar zu machen. Sehen Sie sich einige Fälle an:
Notwendige Materialien:
1 Styroporschale
1 Münze
1 Kerze
Streichhölzer
1 Zange
1 Stift
1 Schere
Methodik:
Legen Sie die Münze auf die Styroporschale und skizzieren Sie sie mit dem Stift. Danach schneiden Sie es aus. Zünden Sie die Kerze an und halten Sie die Münze mit der Zange so, dass Sie sie direkt über der Kerzenflamme positionieren (seien Sie in Anwesenheit eines Erwachsenen, um diese Art von Experiment durchzuführen).
Legen Sie die Münze nach ein paar Minuten auf die Styroporschale und Sie werden feststellen, dass sie nach dem Schmelzen des Styropors geschrumpft ist. Um die Größen der erhitzten und kalten Münze zu vergleichen, legen Sie das Loch, das durch die erhitzte Münze erzeugt wurde, und das ausgeschnittene Stück Styropor nebeneinander.
Ein weiteres interessantes Experiment besteht darin, einen Rand und eine Metallkugel mit einem Radius zu haben, der etwas größer als der Rand ist. Bei Raumtemperatur kann die Kugel die Felge nicht passieren, aber wenn wir die Felge erhitzen, vergrößert sich ihre innere Fläche aufgrund der Wärmeausdehnung und die Kugel kann sie passieren:
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zu versuchen, einen Topf mit befestigtem Deckel durch Erhitzen zu öffnen, wodurch sich seine Fläche ausdehnt:
gelöste Übungen
Frage 1) Ein 0,05 m² großes rechteckiges Blech hat eine Temperatur von 25 °C, wenn es durch Sonnenlicht erwärmt wird, bis seine Temperatur 75 °C erreicht. Der Oberflächenausdehnungskoeffizient des Materials, aus dem die Platte besteht, beträgt 2,0,10-4 ºC-1, wie groß wird die Abweichung im Bereich dieser Platte sein?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1.500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Vorlage: Brief B
Auflösung:
Um den endgültigen Bereich des Blechs zu finden, verwenden wir die folgende Oberflächenausdehnungsformel:
Wir fügen in die Formel die Daten ein, die in der Übung bereitgestellt wurden:
Nach den von der Übung bereitgestellten Daten beträgt die endgültige Fläche dieses Blechs 0,505 m², daher ist die richtige Alternative der Buchstabe B.
Frage 2) Ein gegebenes Material hat einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 1,5.10-5 °C-1, der Oberflächenausdehnungskoeffizient dieses Materials ist:
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
Vorlage: Brief Ç
Auflösung:
Um diese Übung zu lösen, denken Sie einfach daran, dass zwei Körper mit unterschiedlichen Symmetrien, aber aus gleichen Reinstoffs, halten Sie die folgende Beziehung zwischen ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten ein:
Daher ist die richtige Alternative der Buchstabe Ç.
Frage 3) Eine 0,4 m² große Platte und ein Oberflächenausdehnungskoeffizient von 2,0,10-5 °C-1 wird von 20 °C auf 200 °C erhitzt. Bestimmen Sie die prozentuale Flächenzunahme für diese Platte.
a) 0,36%
b) 35 %
c) 25 %
d) 0,25 %
e) 5%
Vorlage: Brief DAS
Auflösung:
Lassen Sie uns zunächst den Dehnungsmodul berechnen, den die Platte mit der Oberflächendehnungsformel erleidet:
Unter Verwendung der von der Übung bereitgestellten Daten müssen wir die folgende Berechnung durchführen:
In dieser Auflösung berechnen wir zuerst die Dilatation, die die Plaque erlitten hat. Als nächstes haben wir das Verhältnis zwischen der Endfläche der Platte, die die Summe der Anfangsfläche mit der Ausdehnung der Platte ist, zur Anfangsfläche der Platte gemacht. Nachdem wir den erhaltenen Wert mit 100 multipliziert haben, finden wir den Prozentsatz der neuen Fläche im Verhältnis zur vorherigen: 100,036, dh: die Fläche der Platte hat sich um 0,36% erhöht.
Von mir. Rafael Helerbrock
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
