Όταν ένα σώμα έχει αύξηση θερμοκρασία, τα μόρια που το συνθέτουν λαμβάνουν ενέργεια και γίνονται αναταραχή, προκαλώντας αύξηση στις διαστάσεις του αντικειμένου. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως θερμική διαστολή. Ομοίως, όταν ένα σώμα ψύχεται, η ενέργειά του μειώνεται και η μοριακή ανατάραξη, προκαλώντας μείωση στις διαστάσεις του, η οποία είναι γνωστή ως συστολή θερμικός.
Ο θερμική διαστολή μπορεί να ταξινομηθεί με τρεις τρόπους: γραμμικός, αβαθής και ογκομετρικοό.
γραμμική θερμική διαστολή
όταν ο διακύμανση θερμοκρασίας ενός σώματος για να αλλάξει την απόσταση μεταξύ δύο σημείων, το γραμμική θερμική διαστολή, η οποία μπορεί να είναι μια παραλλαγή στο μήκος μιας ράβδου, η ακτίνα μιας σφαίρας, η διαγώνια ενός κύβου ή ενός τετραγώνου, μεταξύ άλλων.
Για παράδειγμα, σκεφτείτε μια σιδερένια ράβδο μήκους L0 με αρχική θερμοκρασία TΕγώ. Αυξάνοντας τη θερμοκρασία σας σε Tφά , το μήκος θα αυξηθεί σε L. Κοίτα την εικόνα:
Διάγραμμα που δείχνει τη γραμμική θερμική διαστολή που προκαλείται από την αύξηση της θερμοκρασίας
Η διακύμανση της θερμοκρασίας (ΔT) είναι η διαφορά μεταξύ της τελικής και της αρχικής θερμοκρασίας:
ΔΤ = Τφά - ΤΕγώ
Η γραμμική θερμική διαστολή (ΔL) που παράγεται από αυτή τη διακύμανση της θερμοκρασίας είναι η διαφορά μεταξύ του τελικού μήκους L και του αρχικού μήκους L0:
Δ L = L - Λ0
Αυτή η επέκταση που υφίσταται η ράβδος είναι ανάλογη με τη διακύμανση της θερμοκρασίας και το αρχικό μήκος της ράβδου, έτσι μπορεί επίσης να υπολογιστεί με το Νόμος της γραμμικής θερμικής διαστολής με τον τύπο:
Δ L = α. μεγάλο0. Δ Τ
Η σταθερά αναλογικότητας α ονομάζεται γραμμικός συντελεστής θερμικής διαστολής του υλικού που αποτελεί τη ράβδο. Η μονάδα μέτρησης είναι ο αμοιβαίος βαθμός Κελσίου, που αντιπροσωπεύεται από byC -1. Αυτή η ποσότητα προϋποθέτει διαφορετική τιμή για κάθε τύπο υλικού, που αντιπροσωπεύει τη γραμμική θερμική διαστολή για κάθε μονάδα μήκους και για κάθε μονάδα διακύμανσης θερμοκρασίας.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Δείτε τον παρακάτω πίνακα για τις τιμές του συντελεστή γραμμικής θερμικής διαστολής ορισμένων ουσιών:
Ουσία |
Συντελεστής (10-6 ° C -1) |
Οδηγω |
27 |
Αλουμίνιο |
25 |
Ασήμι |
20 |
Πυρίτιο |
2,6 |
Ατσάλι |
14 |
Χρυσός |
15 |
Γραφική αναπαράσταση γραμμικής θερμικής διαστολής
Μπορούμε να επιτύχουμε γραμμική θερμική επέκταση από ένα γράφημα μήκους έναντι θερμοκρασίας:
Γράφημα μήκους έναντι θερμοκρασίας γραμμικής θερμικής διαστολής
Μπορούμε να συσχετίσουμε τη γωνία φ με τον Νόμο της γραμμικής θερμικής διαστολής, αφού:
Δ L = α. μεγάλο0. Δ Τ
και
Δμεγάλο = α. μεγάλο0
Δ Τ
είναι το γωνιακός συντελεστής ευθείας γραμμής που αντιπροσωπεύει τη διακύμανση του μήκους με τη θερμοκρασία, δίνεται από:
tg φ = Δμεγάλο
Δ Τ
σύντομα:
tg φ = α. μεγάλο0
Η γραμμή δεν μπορεί να περάσει από το σημείο 0, καθώς το αρχικό μήκος δεν μπορεί να είναι μηδέν.
Μία από τις συνέπειες της γραμμικής θερμικής διαστολής μπορεί να φανεί σε μηχανικά έργα, για παράδειγμα, οι αρμοί διαστολής (σχήμα στον τίτλο) που υπάρχουν σε σιδηροδρομικές γραμμές ή πεζοδρόμια. Είναι απλώς ένας μικρός κενός χώρος που απομένει σε τμήματα της κατασκευής για την επέκταση που προκαλείται από το οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, όπως σε περίπτωση πυρκαγιάς ή ακόμη και φυσικές διακυμάνσεις, δεν βλάπτουν τη δομή του κτίρια. Εάν δεν υπήρχαν αυτοί οι σύνδεσμοι διαστολής, οποιαδήποτε αύξηση της θερμοκρασίας θα μπορούσε να προκαλέσει κάμψη ή θραύση του σκυροδέματος ή του υλικού.
Από τη Μαριάν Μεντές
Αποφοίτησε στη Φυσική
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
TEIXEIRA, Μαριάν Μεντές. "Τι είναι η γραμμική θερμική διαστολή;"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.
