Διαστολήαβαθής είναι το όνομα που δίνεται στο φαινόμενο στο οποίο υπάρχει αύξηση στην περιοχή του ασώμα προκαλείται από αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτός ο τύπος επέκτασης εμφανίζεται σε σώματα με επιφανειακή συμμετρία, όπως πλάκες, επιτραπέζιες επιφάνειες, σανίδες, πλακάκια κ.λπ.
Κοίταεπίσης: Θερμιδομετρία
Η διαστολή της επιφάνειας εξαρτάται από το συντελεστής επέκτασης επιφάνειας. Αυτός ο συντελεστής, του οποίου η μονάδα είναι η ° C-1, είναι χαρακτηριστικό κάθε τύπου υλικού, αλλά διατηρείτε μια αναλογική σχέση με τον συντελεστή γραμμικής επέκτασης:
β - συντελεστής επέκτασης επιφάνειας (° C-1)
α - γραμμικός συντελεστής διαστολής (° C-1)
Μπορούμε να κατανοήσουμε αυτήν τη σχέση αν δούμε ότι στην διαστολή της επιφάνειας υπάρχουν δύο διαστολέςγραμμικός: ένα για το μήκος και ένα άλλο για το ύψος του σώματος. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η σχέση που φαίνεται παραπάνω ισχύει μόνο για σώματα που σχηματίζονται από καθαρές ουσίες και ομοιογενές.
Τύπος
Ελέγξτε τον τύπο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του
συντελεστής διαστολής επιφανείας - η διακύμανση στην περιοχή που υπέστη κάποιο σώμα όταν θερμαίνεται.
μικρό - διαστολή επιφάνειας (m²)
μικρό0- αρχική επιφάνεια (m²)
β - συντελεστής διαστολής επιφανείας (° C-1)
ΔΤ - παραλλαγή θερμοκρασίας (° C)
Εκτός από αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να υπολογίσουμε τη διαστολή της επιφάνειας με άλλο τρόπο, έτσι ώστε να μπορούμε να βρούμε απευθείας την τελική περιοχή του σώματος, ελέγξτε:
μικρό - τελική έκταση (m²)
Θερμική διαστολή
Όταν θερμαίνεται, το μόρια των σωμάτων τείνουν να δονείται με υψηλότερες ταχύτητες, αυτό κάνει μακροσκοπικές διαστάσεις των σωμάτων μπορεί να είναι άλλαξε, αν και ελάχιστα. Το φαινόμενο στο οποίο ένα σώμα αλλάζει μέγεθος όταν καλείται διαστολήθερμικός.
Παρόλο που είναι διαισθητικό, δεν είναι αλήθεια ότι όλα τα υλικά επεκτείνονται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία τους, υπάρχουν υλικά που υπάρχουν αρνητικοί συντελεστές επέκτασης (όπως βουλκανισμένο καουτσούκ), δηλαδή, όταν αυτά τα υλικά θερμαίνονται, οι διαστάσεις τους μειώνονται.
Η θερμική επέκταση χωρίζεται σε τρεις υπότυπους επέκτασης: γραμμικός, αβαθής και ογκομετρικοό. Αυτοί οι τύποι διαστολής εμφανίζονται μαζί, ωστόσο, ένας από αυτούς θα είναι πιο σημαντικός από τους άλλους, ανάλογα με το σχήμα του σώματος.
Για παράδειγμα: λόγω του σχήματος, η βελόνα υποφέρει περισσότερο διαστολήγραμμικός σε σχέση με άλλες μορφές διαστολής · μια μεταλλική πλάκα, με τη σειρά της, υποφέρει περισσότερο διαστολήεπιπόλαιος, λόγω της μορφής του. υγρά και αέρια, τα οποία καταλαμβάνουν το χώρο των δοχείων τους, τείνουν να διαστέλλονται προς όλες τις κατευθύνσεις και, ως εκ τούτου, να υπάρχουν διαστολήογκομετρικοό.
Κοίταεπίσης:Τι είναι η εντροπία;
Διαστολή υγρών
Τα υγρά μπορούν να υποστούν ογκομετρική διαστολή όταν θερμαίνονται. Ωστόσο, όταν μελετάμε αυτόν τον τύπο διαστολής, είναι σημαντικό να το εξετάσουμε ογκομετρική διαστολή δοχείων όπου αποθηκεύονται υγρά.
Υπό αυτήν την έννοια, μιλάμε για φαινομενική διαστολή - τη διαφορά μεταξύ της διαστολής που υπέστη το υγρό και από το δοχείο του. Αποκτήστε πρόσβαση στο άρθρο μας και μάθετε τα πάντα υγρή διαστολή.
Πείραμα
Υπάρχουν πειράματα που μπορούν να γίνουν γρήγορα και εύκολα, προκειμένου να απεικονιστεί το φαινόμενο της επιφανειακής διαστολής. Δείτε μερικές περιπτώσεις:
Απαραίτητα υλικά:
1 Δίσκος φελιζόλ
1 νόμισμα
1 κερί
αγώνες
1 πένσα
1 στυλό
1 ψαλίδι
Μεθοδολογία:
Τοποθετήστε το κέρμα στο δίσκο Styrofoam και περιγράψτε το με το στυλό. Μετά από αυτό, κόψτε το. Ανάψτε το κερί και κρατήστε το νόμισμα με την πένσα, τοποθετώντας το ακριβώς πάνω από τη φλόγα του κεριού. (να είστε παρόντες ενήλικα για να εκτελέσετε αυτό το είδος πειράματος).
Μετά από λίγα λεπτά, τοποθετήστε το κέρμα στο δίσκο Styrofoam και θα παρατηρήσετε ότι θα έχει συρρικνωθεί σε μέγεθος μετά την τήξη του Styrofoam. Για να συγκρίνετε τα μεγέθη των θερμαινόμενων και κρύων νομισμάτων, τοποθετήστε την τρύπα που παράγεται από το θερμαινόμενο νόμισμα και το κομμάτι Styrofoam που κόπηκε δίπλα-δίπλα.
Ένα άλλο ενδιαφέρον πείραμα είναι να έχουμε ένα χείλος και μια μεταλλική σφαίρα με ακτίνα ελαφρώς μεγαλύτερη από το χείλος. Σε θερμοκρασία δωματίου, η σφαίρα δεν θα μπορεί να διέλθει από το χείλος, ωστόσο, όταν θερμαίνουμε το χείλος, η εσωτερική του περιοχή αυξάνεται λόγω θερμικής διαστολής και η σφαίρα θα μπορεί να περάσει από αυτήν:
Μια άλλη πιθανότητα είναι να προσπαθήσετε να ανοίξετε μια κατσαρόλα που έχει το καπάκι συνδεδεμένο θερμαίνοντάς την, διευρύνοντας την περιοχή της:
λύσεις ασκήσεις
Ερώτηση 1) Ένα ορθογώνιο μεταλλικό φύλλο 0,05 m² έχει θερμοκρασία 25ºC όταν θερμαίνεται από το φως του ήλιου, έως ότου η θερμοκρασία του φτάσει τους 75º C. Ο συντελεστής επέκτασης επιφάνειας του υλικού που αποτελεί το φύλλο ίσο με 2.0.10-4 ºC-1, πόσο θα είναι η διακύμανση στην περιοχή αυτής της πινακίδας;
α) 0,0575 m²
β) 0,0505 m²
γ) 1.500 m²
δ) 0,750 m²
ε) 0,550 m²
Πρότυπο: Γράμμα σι
Ανάλυση:
Για να βρούμε την τελική επιφάνεια του λαμαρίνα, θα χρησιμοποιήσουμε τον ακόλουθο τύπο επέκτασης επιφάνειας:
Θα εισαγάγουμε, στον τύπο, τα δεδομένα που δόθηκαν στην άσκηση:
Σύμφωνα με τα στοιχεία που παρέχει η άσκηση, η τελική επιφάνεια αυτού του μεταλλικού φύλλου θα είναι 0,505 m², οπότε η σωστή εναλλακτική είναι το γράμμα σι.
Ερώτηση 2) Ένα δεδομένο υλικό έχει συντελεστή γραμμικής διαστολής 1.5.10-5 ° C-1, ο συντελεστής επέκτασης επιφάνειας αυτού του ίδιου υλικού είναι:
α) 0.50.10-5 ° C-1
β) 0,75,10-5 ° C-1
γ) 3.0.10-5 ° C-1
δ) 4.50.10-5 ° C-1
ε) 0.40.10-5 ° C-1
Πρότυπο: Γράμμα ΝΤΟ
Ανάλυση:
Για να λύσετε αυτήν την άσκηση, απλώς θυμηθείτε ότι δύο σώματα με διαφορετικές συμμετρίες, αλλά φτιάχτηκαν της ίδιας καθαρής ουσίας, διατηρήστε την ακόλουθη σχέση μεταξύ των συντελεστών θερμικής διαστολής τους:
Επομένως, η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα ΝΤΟ.
Ερώτηση 3) Συντελεστής επέκτασης επιφάνειας 0,4 m² και επιφάνειας ίσος με 2,0.10-5 ° C-1 θερμαίνεται από 20ºC έως 200ºC. Προσδιορίστε την ποσοστιαία αύξηση της έκτασης για αυτήν την πλάκα.
α) 0,36%
β) 35%
γ) 25%
δ) 0,25%
ε) 5%
Πρότυπο: Γράμμα Ο
Ανάλυση:
Ας υπολογίσουμε πρώτα το συντελεστή διαστολής που υπέστη η πλάκα χρησιμοποιώντας τον τύπο επέκτασης επιφάνειας:
Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που παρέχονται από την άσκηση, θα πρέπει να κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
Σε αυτό το ψήφισμα, υπολογίζουμε πρώτα ποια ήταν η διαστολή που υπέστη η πλάκα. Στη συνέχεια, κάναμε την αναλογία μεταξύ της τελικής περιοχής της πλάκας, που είναι το άθροισμα της αρχικής περιοχής με την επέκταση της πλάκας, από την αρχική περιοχή της πλάκας. Μετά τον πολλαπλασιασμό της τιμής που αποκτήθηκε με 100, βρίσκουμε το ποσοστό της νέας περιοχής σε σχέση με την προηγούμενη: 100,036, δηλαδή: η επιφάνεια της πλάκας αυξήθηκε κατά 0,36%.
Από εμένα, Rafael Helerbrock
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
