Kun kehossa on kasvu lämpötila, sen muodostavat molekyylit vastaanottavat energiaa ja kiihtyvät aiheuttaen kohteen mitan kasvun. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä lämpölaajeneminen. Vastaavasti kun keho jäähdytetään, sen energia vähenee ja samoin molekyylisekoitus, mikä aiheuttaa sen mittojen pienenemisen, joka tunnetaan nimellä supistuminen lämpö.
THE lämpölaajeneminen voidaan luokitella kolmella tavalla: lineaarinen, matala ja tilavuus.
lineaarinen lämpölaajeneminen
kun lämpötilan vaihtelu kehon muuttaa kahden pisteen, lineaarinen lämpölaajeneminen, joka voi olla muun muassa tangon pituuden, pallon säteen, kuution tai neliön lävistäjän vaihtelu.
Tarkastellaan esimerkiksi rautapalkkia, jonka pituus on L0 alkulämpötilan T kanssai. Nostamalla lämpötilasi lämpötilaan Tf , pituus kasvaa arvoon L. Katso kuvaa:
Kaavio, joka näyttää lämpötilan nousun aiheuttaman lineaarisen lämpölaajenemisen
Lämpötilan vaihtelu (ΔT) on loppulämpötilan ja alkulämpötilan ero:
AT = Tf - Ti
Tämän lämpötilan vaihtelun tuottama lineaarinen lämpölaajeneminen (ΔL) on loppupituuden L ja alkupituuden L ero0:
Δ L = L - L0
Tämä tangon kärsimä laajeneminen on verrannollinen lämpötilan vaihteluun ja tangon alkupituuteen, joten se voidaan laskea myös Lineaarisen lämpölaajenemisen laki kaavalla:
A L = a. L0. ΔT
Suhteellisuusvakio α kutsutaan lineaarinen lämpölaajenemiskerroin palkin muodostavasta materiaalista. Sen mittayksikkö on vastavuoroinen celsiusaste, jota edustaa ºC -1. Tämä määrä olettaa erilaisen arvon jokaiselle materiaalityypille, mikä edustaa lineaarista lämpölaajenemista kullekin pituusyksikölle ja jokaiselle lämpötilan vaihteluyksikölle.
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Seuraavassa taulukossa on esitetty joidenkin aineiden lineaarisen lämpölaajenemiskertoimen arvot:
Aine |
Kerroin (10-6 ° C -1) |
Johtaa |
27 |
Alumiini |
25 |
Hopea |
20 |
Piin |
2,6 |
Teräs |
14 |
Kulta |
15 |
Graafinen esitys lineaarisesta lämpölaajenemisesta
Voimme saada lineaarisen lämpölaajenemisen kaaviosta, jonka pituus ja lämpötila ovat:
Kuvaaja pituudesta lineaarisen lämpölaajenemisen lämpötilasta
Voimme liittää kulman φ lineaarisen lämpölaajenemisen lakiin, koska:
A L = a. L0. ΔT
ja
ΔL = α. L0
ΔT
olla suorakulmainen kerroin joka edustaa pituuden vaihtelua lämpötilan kanssa, se saadaan:
tg φ = ΔL
ΔT
pian:
tg φ = α. L0
Suora ei voi kulkea pisteen 0 läpi, koska alkupituus ei voi olla nolla.
Yksi lineaarisen lämpölaajenemisen seurauksista voidaan nähdä suunnittelutyössä, esimerkiksi junan raiteilla tai jalkakäytävillä olevat paisuntasaumat (kuva otsikossa). Ne ovat yksinkertaisesti pieni tyhjä tila, joka on jätetty rakennuksen osiin laajennuksen aiheuttamaksi lämpötilan vaihtelut, kuten tulipalon sattuessa tai jopa luonnolliset vaihtelut, eivät vahingoita lämpötilan vaihtelua rakennukset. Jos näitä paisuntasaumoja ei ole, mikä tahansa lämpötilan nousu voi aiheuttaa betonin tai laitteiston taipumisen tai rikkoutumisen.
Kirjailija: Mariane Mendes
Valmistunut fysiikasta
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Mikä on lineaarinen lämpölaajeneminen?"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm. Pääsy 28. kesäkuuta 2021.
