Kui kehas on suurenenud temperatuur, saavad selle moodustavad molekulid energiat ja muutuvad erutatuks, põhjustades objekti mõõtmete kasvu. Seda nähtust tuntakse soojuspaisumine. Samamoodi väheneb keha jahutamisel tema energia ja ka molekulaarne segamine, põhjustades selle mõõtmete vähenemist, mida tuntakse kui kokkutõmbumine soojus.
THE soojuspaisumine saab liigitada kolmel viisil: lineaarne, madal ja mahuline.
lineaarne termiline laienemine
kui temperatuuri kõikumine keha muutmiseks kahe punkti, lineaarne soojuspaisumine, mis võib muu hulgas olla varraste pikkus, sfääri raadius, kuubi või ruudu diagonaal.
Vaatleme näiteks raudlatti pikkusega L0 algtemperatuuriga Ti. Tõstes temperatuuri T-nif , suurendatakse pikkust L-ni. Vaata pilti:
Diagramm, mis näitab temperatuuri tõusu põhjustatud lineaarset soojuspaisumist
Temperatuuri kõikumine (ΔT) on lõpp- ja algtemperatuuri erinevus:
ΔT = Tf - Ti
Selle temperatuurimuutuse tekitatud lineaarne soojuspaisumine (ΔL) on erinevus lõpliku pikkuse L ja algpikkuse L vahel0:
Δ L = L - L0
See varda laienemine on proportsionaalne temperatuuri varieerumise ja varda algpikkusega, nii et seda saab arvutada ka Lineaarse termilise laienemise seadus valemiga:
Δ L = α. L0. Δ T
Proportsionaalsuskonstandi α nimetatakse lineaarne soojuspaisumistegur riba moodustavast materjalist. Selle mõõtühik on vastastikune Celsiuse kraad, mida tähistab ° C -1. See kogus eeldab igat tüüpi materjali jaoks erinevat väärtust, mis tähistab lineaarset soojuspaisumist iga pikkuse ja temperatuuri kõikumise ühiku kohta.
Mõne aine lineaarse soojuspaisumisteguri väärtused on toodud järgmises tabelis:
Aine |
Koefitsient (10-6 ° C -1) |
Plii |
27 |
Alumiinium |
25 |
Hõbe |
20 |
Räni |
2,6 |
Teras |
14 |
Kuld |
15 |
Lineaarse soojuspaisumise graafiline esitus
Lineaarse soojuspaisumise saame graafikult, mille pikkus on temperatuur:
Graafik pikkuse ja lineaarse soojuspaisumise temperatuuri suhtes
Nurka can saame seostada lineaarse soojuspaisumise seadusega, kuna:
Δ L = α. L0. Δ T
ja
ΔL = α. L0
Δ T
olles sirgjooneline nurkkoefitsient mis tähistab pikkuse varieerumist temperatuuriga, annab selle:
tg φ = ΔL
Δ T
varsti:
tg φ = α. L0
Joon ei saa läbida punkti 0, kuna algpikkus ei saa olla võrdne nulliga.
Lineaarse soojuspaisumise ühte tagajärge võib näha inseneritöödel, näiteks rööbasteedel või kõnniteedel eksisteerivad paisumisvuugid (joonisel fig. Need on lihtsalt väike tühi ruum, mis ehituse osadesse on jäetud temperatuuri kõikumised, näiteks tulekahju korral või isegi looduslikud kõikumised, ei kahjusta temperatuuri muutusi hooned. Kui neid paisumisvuuke poleks olemas, võib temperatuuri tõus betooni või riistvara painutada või puruneda.
Autor Mariane Mendes
Lõpetanud füüsika
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm