Pelebarandangkal adalah nama yang diberikan untuk fenomena di mana ada pertambahan luastubuh disebabkan oleh peningkatan suhu. Jenis ekspansi ini terjadi pada benda dengan simetri superfisial, seperti piring, bagian atas meja, papan, ubin, dll.
Lihatjuga: Kalorimetri
Dilatasi permukaan tergantung pada koefisien ekspansi permukaan. Koefisien ini, yang satuannya adalah °C-1, aku s fitur dari setiap jenis bahan, tetapi menjaga hubungan proporsional dengan koefisien ekspansi linier:
— koefisien muai permukaan (°C-1)
— koefisien ekspansi linier (°C-1)
Kita dapat memahami hubungan ini jika kita melihat bahwa dalam pelebaran permukaan ada dua pelebaranlinier: satu untuk panjangnya dan satu lagi untuk tinggi dari tubuh. Penting untuk ditekankan bahwa hubungan yang ditunjukkan di atas hanya berlaku untuk benda yang dibentuk oleh formed zat murni dan homogen.
Rumus
Periksa rumus yang digunakan untuk menghitung modulus pelebaran permukaan - variasi area yang diderita oleh beberapa tubuh ketika dipanaskan.
S — pelebaran luas (m²)
s0— luas awal (m²)
β — koefisien muai permukaan (°C-1)
T —variasi suhu (°C)
Selain cara ini, kita dapat menghitung pelebaran permukaan dengan cara lain, sehingga kita dapat langsung menemukan luas akhir benda, periksa:
s — luas akhir (m²)
Ekspansi termal
Saat dipanaskan, molekul benda cenderung bergetar pada kecepatan yang lebih tinggi, ini membuat dimensi makroskopik tubuh bisa menjadi berubah, meskipun minimal. Peristiwa berubahnya ukuran benda jika dipanaskan disebut... pelebaranpanas.
Meskipun intuitif, tidak benar bahwa semua bahan memuai ketika suhunya dinaikkan, ada bahan yang hadir koefisien ekspansi negatif (seperti karet divulkanisir), yaitu, ketika bahan-bahan ini dipanaskan, ukurannya berkurang.
Ekspansi termal dibagi menjadi tiga subtipe ekspansi: linier, dangkal dan volumetrik. Jenis pelebaran ini terjadi bersamaan, namun salah satunya akan lebih signifikan daripada yang lain, sesuai dengan bentuk tubuh.
Misalnya: karena bentuknya, jarumnya lebih menderita pelebaranlinier dalam kaitannya dengan bentuk pelebaran lainnya; pelat logam, pada gilirannya, lebih menderita pelebarandangkal, karena formatnya; cairan dan gas, yang menempati ruang wadahnya, cenderung mengembang ke segala arah dan, oleh karena itu, hadir pelebaranvolumetrik.
Lihatjuga:Apa itu entropi?
Pelebaran cairan
Zat cair dapat mengalami pemuaian volumetrik jika dipanaskan. Namun, ketika mempelajari jenis pelebaran ini, penting bagi kita untuk mempertimbangkan: ekspansi volumetrik wadah dimana cairan disimpan.
Dalam pengertian ini, seseorang berbicara tentang pelebaran semu — perbedaan antara pelebaran yang dialami oleh cairan dan wadahnya. Akses artikel kami dan pelajari semua tentang pelebaran cairan.
Percobaan
Ada eksperimen yang dapat dilakukan dengan cepat dan mudah, untuk memvisualisasikan fenomena dilatasi superfisial. Lihat beberapa kasus:
Bahan yang diperlukan:
1 nampan styrofoam
1 koin
1 lilin
pertandingan
1 tang
1 pena
1 gunting
Metodologi:
Tempatkan koin di baki styrofoam dan buat garis dengan pena. Setelah itu, potong. Nyalakan lilin dan pegang koin dengan tang, posisikan tepat di atas nyala lilin (berada di hadapan orang dewasa untuk melakukan eksperimen jenis ini).
Setelah beberapa menit, letakkan koin di atas nampan styrofoam dan Anda akan melihat bahwa koin itu akan menyusut ukurannya setelah mencairkan styrofoam. Untuk membandingkan ukuran koin yang dipanaskan dan yang dingin, tempatkan lubang yang dihasilkan oleh koin yang dipanaskan dan potongan styrofoam yang dipotong berdampingan.
Eksperimen menarik lainnya adalah memiliki pelek dan bola logam dengan jari-jari sedikit lebih besar dari pelek. Pada suhu kamar, bola tidak akan dapat melewati tepi, namun, ketika kita memanaskan tepi, area internalnya meningkat karena ekspansi termal dan bola akan dapat melewatinya:
Kemungkinan lain adalah mencoba membuka panci yang tutupnya terpasang dengan memanaskannya, membuat areanya meluas:
latihan yang diselesaikan
Pertanyaan 1) Sebuah lembaran logam berbentuk persegi panjang 0,05 m² memiliki suhu 25º C jika dipanaskan dengan sinar matahari, sampai suhunya mencapai 75º C. Koefisien ekspansi permukaan bahan yang membentuk lembaran sama dengan 2.0.10-4 C-1, berapakah variasi luas pelat ini?
a) 0,0575 m²
b) 0,00505 m²
c) 1.500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Templat: Surat B
Resolusi:
Untuk menemukan luas akhir lembaran logam, kita akan menggunakan rumus pemuaian permukaan berikut:
Kami akan memasukkan, dalam rumus, data yang disediakan dalam latihan:
Menurut data yang diberikan oleh latihan, luas akhir lembaran logam ini adalah 0,505 m², jadi alternatif yang benar adalah huruf B.
Pertanyaan 2) Bahan yang diberikan memiliki koefisien ekspansi linier 1,5,10-5 °C-1, koefisien muai permukaan bahan yang sama adalah:
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
Templat: Surat Ç
Resolusi:
Untuk menyelesaikan latihan ini, ingatlah bahwa dua benda dengan simetri yang berbeda, tetapi dibuat dari zat murni yang sama, pertahankan hubungan berikut antara koefisien muai panasnya:
Oleh karena itu, alternatif yang benar adalah huruf Ç.
Pertanyaan 3) Papan 0,4 m² dan koefisien ekspansi permukaan sama dengan 2,0.10-5 °C-1 dipanaskan dari 20ºC menjadi 200ºC. Tentukan persen pertambahan luas pelat tersebut.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Templat: Surat ITU
Resolusi:
Mari kita hitung dulu modulus muai yang dialami pelat menggunakan rumus muai permukaan:
Dengan menggunakan data yang disediakan oleh latihan, kita harus melakukan perhitungan berikut:
Dalam resolusi ini, pertama-tama kita menghitung berapa pelebaran yang diderita oleh plak. Selanjutnya, kita buat perbandingan antara luas akhir pelat, yang merupakan jumlah dari luas awal dengan pemuaian pelat, dengan luas awal pelat. Setelah mengalikan nilai yang diperoleh dengan 100, kami menemukan persentase area baru dalam kaitannya dengan yang sebelumnya: 100,036, yaitu: luas pelat meningkat 0,36%.
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm