Sina vedelikud võib kannatada soojuspaisumine, samuti tahked ained, kui neid kuumutatakse. Vedelike paisumine toimub siis, kui nende temperatuur tõuseb suureneb, nii et selle molekulid on rohkem ärritunud. Vedeliku mahu laienemise kindlakstegemiseks peame seda teadma mahuline paisumiskoefitsient, vaid ka laienemine, mida kannatas konteiner mis sisaldab seda vedelikku.
Vedelike poolt põhjustatud laienemist nimetatakse mahuline laienemine. Seda tüüpi laienemise korral on kõik keha mõõtmed või vedelik, nagu vedelikud ja gaasid, suurenevad temperatuuri tõustes märkimisväärselt. See nähtus tekib keha molekulide termilise segamise tõttu: mida kõrgem temperatuur, seda suurem on nende molekulide segamise amplituud, mis hakkavad liikuma suuremas ruumis.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Vaataka: Hüdrostaatika põhimõisted
Mahupaisumisvalem
Vedeliku mahu laienemist saame arvutada järgmise valemi abil:
ΔV - mahu kõikumine (m³)
V0- algmaht (m³)
γ - mahupaisumistegur (° C-1)
ΔT - temperatuuri kõikumine (° C)
Eespool toodud valemit saab kasutada mahu kasvu arvutamiseks (ΔV) vedeliku temperatuuri kõikumise tõttu (ΔT). Mõnede algebraliste manipulatsioonide abil on võimalik kirjutada sama valem nagu ülal, vormingus, mis võimaldab meil pärast vedeliku kuumutamist otse arvutada vedeliku lõpliku mahu, vt
V - vedeliku lõplik maht
Pange tähele, et mõlemas valemis on vaja teada, kui palju konstantne γ, tuntud kui mahuline paisumiskoefitsient. See suurus, mõõdetuna ºC-1(See ütleb: 1 Celsiuse kraadil), see annab meile teada, kui suur on mõne aine paisumine iga 1 ° C temperatuuri muutuse korral.
Mahupaisumistegur
Mahupaisumistegur on a füüsiline vara mis mõõdab, kui suur on keha mahu muutus antud temperatuuri muutuse korral. See kogus ei ole konstantne ja selle väärtust võib pidada konstantseks ainult mõne temperatuurivahemiku korral. Vaadake mõnda tüüpilised väärtused mõnede vedelate olekute paisumiskoefitsientide temperatuuril 20 ° C:
Aine |
Mahupaisumistegur (° C-1) |
Vesi |
1,3.10-4 |
elavhõbe |
1,8.10-4 |
Etüülalkohol |
11,2.10-4 |
Atsetoon |
14,9.10-4 |
Glütseriin |
4,9.10-4 |
Nagu eespool öeldud, on mahulise paisumisteguri väärtus sõltuvus koos temperatuur, see tähendab, et teie moodul võib soojendamise või jahutamise ajal kõikuda. Seetõttu kasutame arvutuste tegemiseks paisumiskoefitsiente, mis jäävad temperatuurivahemikku, kus V x T graafiku formaat on lineaarne. Vaata:
Temperatuuride T vahel1 ja T2, on paisumistegur konstantne.
Vedelike nähtav laienemine
Vedelike näiline paisumine määratakse vedeliku mahu järgi ülevoolav kui seda vedelikku on täielikult täidetud kuumutatakse. Kuid kui mahuti ruumala varieerumine on võrdne vedeliku mahulise varieerumisega, ei tohiks ükski vedelik üle voolata.
Joonisel ülevoolava vedeliku maht vastab näilisele paisumisele.
Näivad laienemisvalemid
Pudelist välja voolava vedeliku mahu arvutamiseks peame kasutama näilise laienemise valemit, pange tähele:
ΔVap - näiline laienemine (m³)
V0 — algne vedeliku maht (m³)
γap - näiline mahupaisumistegur (° C-1)
ΔT - temperatuuri kõikumine (° C)
Ülaltoodud valemis ΔVap vastab ülevoolava vedeliku mahule, samas kui γap on näiline paisumistegur. Näilise paisumiskoefitsiendi arvutamiseks peame arvestama kolvi (ΔVF), mis sisaldas vedelikku. Selleks kasutame järgmist valemit:
ΔVF - kolvi paisumine (m³)
V0- pudeli algmaht (m³)
γF - kolvi mahulise paisumise koefitsient (° C)-1)
ΔT - temperatuuri kõikumine (° C)
Eelmises avaldises γF viitab vedelikku sisaldava anuma mahulise paisumise koefitsiendile ja ΔVF mõõdab, mis oli selle pudeli laienemine. Seega on vedeliku tegelik laienemine (ΔVR) saab arvutada viaali laienemisega nähtava laienemise summana, märkus:
ΔVR- tegelik vedeliku laienemine
ΔVap - näiline vedeliku laienemine
ΔVR - viaali tegelik laienemine
Pärast mõnda algebralist manipuleerimist esitatud valemitega on võimalik jõuda järgmise tulemuseni:
γ - vedeliku tegelik paisumistegur (° C-1)
γF - kolvi mahulise paisumise koefitsient (° C)-1)
γap - näiline mahupaisumistegur (° C-1)
Ülaltoodud seos näitab, et vedeliku tegeliku paisumisteguri saab leida kasutades summa vahel näivad laienemistegurid see on kolvi paisumistegur.
vee anomaalne laienemine
Vees on a anomaalne käitumine temperatuuride vahelise soojuspaisumise osas 0 ° C ja 4 ° C, mõistke: vee kuumutamine 0 ° C kuni 4 ° C, teie maht väheneb, selle asemel, et suurendada. Sel põhjusel on vedelas olekus tihedus veest on teie kõrgeim väärtus temperatuuri jaoks 4 ° C. Allolevad graafikud aitavad mõista vee tiheduse ja mahu käitumist sõltuvalt selle temperatuurist. Pange tähele:
Temperatuuril 4 ° C on vee tihedus kõige suurem.
Sellise käitumise tagajärjel purunevad karastusjoogid või veepudelid liiga kauaks sügavkülma jäetuna. Kui vesi jõuab temperatuurini 4 ° C, hõivab selle mahu vedel vesi minimaalselt, jahutamise jätkumisel suureneb veemaht vähenemise asemel. kui vesi jõuab 0 ° C, vee maht on oluliselt suurenenud, samas kui selle mahuti on vähendanud enda mõõtmisi, põhjustades selle murda.
Sügavkülma minevad veega täidetud pudelid võivad lõhkeda 0 ° C juures.
Selle vee anomaalse käitumise teine tagajärg on jõepõhja ei külmuta väga külmades piirkondades. Kui veetemperatuur läheneb 0 ° C-le, väheneb selle tihedus ja seejärel tõuseb külm vesi ujuvus. Tõustes külmub külm vesi, moodustades jõgede kohale jääkihi. kuna jää on hea soojusisolaator, püsib jõgede põhi umbes 4 ° C juures, kuna sellel temperatuuril on selle tihedus maksimaalne ja kipub jääma jõgede põhja.
Vee anomaalse käitumise taga on molekulaarne päritolu: vahemikus 0 ° C kuni 4 ° C on elektriline külgetõmme vee veemolekulid ületavad termilise segamise veemolekulide vahel esinevate vesiniksidemete olemasolu tõttu. Vesi.
Vaataka: Kuidas toimub anomaalne veepaisumine?
lahendatud harjutused
1) Määrake 1 m³ vedeliku osa mahuline paisumiskoefitsient, mis paisub temperatuuril 25 ° C kuni 225 ° C 0,05 m³.
Resolutsioon:
Arvutame kõnealuse vedeliku paisumiskoefitsiendi, kasutades mahupaisumisvalemit:
Rakendades avalduses esitatud andmeid eelmisele valemile, teeme järgmise arvutuse:
2) Klaaskolb, mille mahupaisumistegur on 27,10-6 ° C-1, mille soojusvõimsus on 20 ºC temperatuuril 1000 ml ja mis on täielikult täidetud tundmatu vedelikuga. Kui soojendame seadet temperatuurini 120 ° C, voolab anumast välja 50 ml vedelikku. Määrake näivad paisumistegurid; vedeliku tegelik paisumiskoefitsient; ja klaasviaalis tekkinud laienemine.
Resolutsioon:
Arvutame näilise paisumiskoefitsiendi, selleks kasutame järgmist valemit:
Kasutades treeningu andmeid, teeme järgmise arvutuse:
Järgmisena arvutame vedeliku tegeliku paisumisteguri. Selleks peame arvutama, milline oli klaaspudeli laienemine:
Harjutusavalduses esitatud andmete asendamiseks peame lahendama järgmise arvutuse:
Ülaltoodud arvutuse abil tegime kindlaks, milline oli klaaskolbi paisumine. Seega, vedeliku tegeliku paisumise leidmiseks lisage lihtsalt nähtava dilatatsiooni maht kolvi paisumahule:
Eespool toodud vastuses saadud tulemus näitab, et pudeli sees olev vedelik paisus tegelikult 52,7 ml. Lõpuks arvutame vedeliku tegeliku paisumisteguri:
Kasutades ülaltoodud valemit, arvutame vee tegeliku paisumisteguri, mis on võrdne järgmisega:
Seetõttu on selle vedeliku soojuspaisumistegur 5.27,10-4 ° C-1.
Minu poolt. Rafael Helerbrock
