Laajentuminenmatala on nimi, joka annetaan ilmiölle, jossa on a-alueen kasvurunko lämpötilan nousu. Tämän tyyppinen laajeneminen tapahtuu pinnoissa, joissa on pinnallinen symmetria, kuten levyt, pöytälevyt, levyt, laatat jne.
Katsomyös: Kalorimetria
Pinnan laajentuminen riippuu pinnan laajenemiskerroin. Tämä kerroin, jonka yksikkö on ° C-1, On ominaisuus kunkin materiaalityypin kohdalla, mutta pidä suhteellinen suhde lineaarisen laajenemiskertoimen kanssa:
β - pintalaajennuskerroin (° C-1)
α - lineaarinen laajenemiskerroin (° C-1)
Voimme ymmärtää tämän suhteen, jos näemme, että pintalaajennuksessa on kaksi laajennuksetlineaarinen: yksi pituus ja toinen korkeus kehosta. On tärkeää huomata, että yllä esitetty suhde on voimassa vain puhtaita aineita ja homogeeninen.
Kaava
Tarkista kaava, jota käytetään laskettaessa pintalaajennuksen moduuli - vaihtelu alueella, jota joku ruumis kärsi kuumennettaessa.
S - alueen laajentuminen (m²)
s0- alkupinta-ala (m²)
β - pintalaajennuskerroin (° C-1)
ΔT —Lämpötilan vaihtelu (° C)
Tämän lisäksi voimme laskea pintalaajennuksen toisella tavalla, jotta voimme löytää suoraan kehon lopullisen alueen, tarkista:
s - lopullinen pinta-ala (m²)
Lämpölaajeneminen
Kuumennettuna molekyylejä kehoilla on taipumus väristä suuremmilla nopeuksilla, tämä tekee makroskooppiset mitat ruumis voi olla muuttunut, vaikkakin vähän. Ilmiötä, jossa ruumiin koko muuttuu kuumennettaessa, kutsutaan laajentuminenlämpö.
Huolimatta intuitiivisuudesta, ei ole totta, että kaikki materiaalit laajenevat lämpötilan noustessa, on olemassa materiaaleja, joita esiintyy negatiiviset laajenemiskertoimet (kuten vulkanoitu kumi), ts. kun näitä materiaaleja kuumennetaan, niiden mitat pienenevät.
Lämpölaajeneminen on jaettu kolmeen laajenemisen alatyyppiin: lineaarinen, matala ja tilavuus. Tämäntyyppiset dilataatiot tapahtuvat yhdessä, mutta yksi niistä on kehon muodon mukaan muita merkittävämpi.
Esimerkiksi: neula kärsii muodonsa vuoksi enemmän laajentuminenlineaarinen suhteessa muihin laajenemismuotoihin; metallilevy puolestaan kärsii enemmän laajentuminenpinnallinen, sen muodon vuoksi; nesteillä ja kaasuilla, jotka vievät astioidensa tilan, on taipumusta laajentua kaikkiin suuntiin ja siten läsnä laajentuminentilavuus.
Katsomyös:Mikä on entropia?
Nesteiden laajeneminen
Nesteet voivat läpikäydä tilavuuslaajennuksen kuumennettaessa. Tutkiessamme tämän tyyppistä laajentumista on kuitenkin tärkeää ottaa huomioon konttien tilavuuslaajeneminen missä nesteitä varastoidaan.
Tässä mielessä puhutaan näennäisestä laajenemisesta - erosta nesteen ja sen säiliön kärsimän laajentumisen välillä. Katso artikkeli ja lue kaikki nesteen laajentuminen.
Koe
On kokeita, jotka voidaan tehdä nopeasti ja helposti pinnallisen laajenemisen ilmiön visualisoimiseksi. Katso joitain tapauksia:
Tarvittavat materiaalit:
1 vaahtomuovialusta
1 kolikko
1 kynttilä
Ottelut
1 pihdit
1 kynä
1 sakset
Metodologia:
Aseta kolikko vaahtomuovialustalle ja piirrä se kynällä. Leikkaa sen jälkeen se. Sytytä kynttilä ja pidä kolikkoa pihdeillä asettamalla se kynttilän liekin yläpuolelle (Suorita tällainen koe aikuisen läsnä ollessa).
Aseta kolikko muutaman minuutin kuluttua polystyreenivaahtolevylle ja huomaat, että se on kutistunut vaahtomuovin sulattamisen jälkeen. Aseta verrattaessa kuumennettujen ja kylmien kolikoiden kokoja sijoittamalla lämmitetyn kolikon tuottama reikä ja leikattu styrox-pala vierekkäin.
Toinen mielenkiintoinen kokeilu on saada vanteesta ja metallipallosta, jonka säde on hieman suurempi kuin vanteen. Huoneen lämpötilassa pallo ei pääse kulkemaan vanteen läpi, mutta kun kuumennamme vanteen, sen sisäinen pinta kasvaa lämpölaajenemisen vuoksi ja pallo voi kulkea sen läpi:
Toinen mahdollisuus on yrittää avata kattila, jonka kansi on kiinnitetty lämmittämällä sitä, jolloin alue laajenee:
ratkaisi harjoituksia
Kysymys 1) 0,05 m²: n suorakaiteen muotoisen metallilevyn lämpötila on 25 ºC, kun sitä lämmitetään auringonvalolla, kunnes sen lämpötila saavuttaa 75 ºC. Arkin muodostavan materiaalin pintalaajennuskerroin on yhtä suuri kuin 2,0.10-4 ºC-1, kuinka suuri vaihtelu on tämän levyn alueella?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1 500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Sapluuna: Kirje B
Resoluutio:
Levyn lopullisen pinta-alan löytämiseksi käytämme seuraavaa pinnan laajenemiskaavaa:
Lisätään kaavaan harjoituksessa annetut tiedot:
Harjoituksen antamien tietojen mukaan tämän metallilevyn lopullinen pinta-ala on 0,505 m², joten oikea vaihtoehto on kirjain B.
Kysymys 2) Tietyn materiaalin lineaarisen laajenemiskertoimen on 1,5,10-5 ° C-1, saman materiaalin pintalaajennuskerroin on:
a) 0,50,10-5 ° C-1
b) 0,75,10-5 ° C-1
c) 3.0.10-5 ° C-1
d) 4.50.10-5 ° C-1
e) 0,40,10-5 ° C-1
Sapluuna: Kirje Ç
Resoluutio:
Tämän tehtävän ratkaisemiseksi muista vain, että kaksi kehoa, joilla on erilainen symmetria, mutta jotka on tehty samaa puhdasta ainetta, säilytä seuraava suhde lämpölaajenemiskertoimiensa välillä:
Siksi oikea vaihtoehto on kirjain Ç.
Kysymys 3) 0,4 m²: n levy ja pintalaajennuskerroin, joka on 2,0,10-5 ° C-1 kuumennetaan 20 ° C: sta 200 ° C: seen. Määritä kyseisen levyn pinta-alan prosentuaalinen kasvu.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Sapluuna: Kirje THE
Resoluutio:
Lasketaan ensin levyn kärsimän laajenemiskerroin pinnan laajenemiskaavan avulla:
Käyttämällä harjoituksen antamia tietoja meidän on tehtävä seuraava laskelma:
Tässä päätöslauselmassa lasketaan ensin, mikä oli plakin kärsimä laajeneminen. Seuraavaksi teimme levyn lopullisen pinta-alan välisen suhteen, joka on alkuperäisen alueen summa levyn laajenemisen kanssa, levyn alkupinta-alasta. Kertomalla saatu arvo 100: lla löydämme uuden alueen prosenttiosuuden suhteessa edelliseen: 100,036, eli levyn pinta-ala kasvoi 0,36%.
Minun luona. Rafael Helerbrock
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm