Kada tijelo ima porast temperatura, molekule koje ga čine primaju energiju i postaju uznemireni, uzrokujući povećanje dimenzija predmeta. Taj je fenomen poznat kao toplinsko širenje. Slično tome, kada se tijelo hladi, njegova energija se smanjuje, a isto tako i molekularna agitacija, što uzrokuje smanjenje njegovih dimenzija, što je poznato kao stezanje toplinska.
THE toplinsko širenje mogu se klasificirati na tri načina: linearno, plitko i volumetrijski.
linearna toplinska dilatacija
kada varijacija temperature tijela za promjenu udaljenosti između dviju točaka, linearno toplinsko širenje, što između ostalog može biti varijacija duljine šipke, radijusa kugle, dijagonale kocke ili kvadrata.
Kao primjer uzmimo željeznu šipku duljine L0 s početnom temperaturom Tja. Povišenjem temperature na Tf , duljina će se povećati na L. Pogledaj sliku:
Dijagram koji prikazuje linearno toplinsko širenje uzrokovano porastom temperature
Varijacija temperature (ΔT) razlika je između konačne i početne temperature:
ΔT = Tf - Tja
Linearno toplinsko širenje (ΔL) nastalo ovom varijacijom temperature razlika je između konačne duljine L i početne duljine L0:
Δ L = L - L0
Ovo širenje koje trpi šipka proporcionalno je promjeni temperature i početnoj duljini šipke, pa se također može izračunati s Zakon linearne toplinske dilatacije po formuli:
Δ L = α. L0. Δ T
Naziva se konstanta proporcionalnosti α koeficijent linearnog toplinskog širenja materijala koji čini šipku. Njegova mjerna jedinica je recipročni stupanj Celzija, predstavljen s ºC -1. Ova količina poprima različitu vrijednost za svaku vrstu materijala, što predstavlja linearno toplinsko širenje za svaku jedinicu duljine i za svaku jedinicu promjene temperature.
Vrijednosti koeficijenta linearnog toplinskog širenja nekih tvari potražite u sljedećoj tablici:
Tvar |
Koeficijent (10-6 ° C -1) |
voditi |
27 |
Aluminij |
25 |
Srebro |
20 |
Silicij |
2,6 |
Željezo |
14 |
Zlato |
15 |
Grafički prikaz linearnog toplinskog širenja
Linearno toplinsko širenje možemo dobiti iz grafikona duljine u odnosu na temperaturu:
Grafikon duljine u odnosu na temperaturu linearnog toplinskog širenja
Kut φ možemo povezati sa Zakonom linearnog toplinskog širenja, budući da:
Δ L = α. L0. Δ T
i
ΔL = α. L0
Δ T
biti ono ravni kutni koeficijent koja predstavlja varijaciju duljine s temperaturom, dana je:
tg φ = ΔL
Δ T
uskoro:
tg φ = α. L0
Pravac ne može proći kroz točku 0, jer početna duljina ne može biti jednaka nuli.
Jedna od posljedica linearnog toplinskog širenja može se vidjeti u inženjerskim radovima, na primjer, dilatacijskim zglobovima (slika u naslovu) koji postoje na željezničkim prugama ili nogostupima. Oni su jednostavno mali prazan prostor koji je ostao u dijelovima konstrukcije za proširenje uzrokovano temperaturne varijacije, poput požara ili čak prirodnih varijacija, ne oštećuju strukturu građevine. Ako ovi dilatacijski spojevi ne bi postojali, svaki porast temperature mogao bi prouzrokovati savijanje ili lomljenje betona ili hardvera.
Napisala Mariane Mendes
Diplomirao fiziku
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
