შენ სითხეები შეიძლება ტანჯვა თერმული გაფართოება, ისევე როგორც მყარი, როდესაც თბება. სითხეების გაფართოება ხდება მათი ტემპერატურის დროს იზრდება, ისე, რომ მისი მოლეკულები უფრო აჟიტირებულია. სითხის მოცულობის გაფართოების დასადგენად, უნდა ვიცოდეთ მისი მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი, არამედ დილატაციამ განიცადა კონტეინერი რომელიც შეიცავს ამ სითხეს.
სითხეებით გამოწვეულ გაფართოებას ეწოდება მოცულობითი დილატაცია. ამ ტიპის დილატაციის დროს, სხეულის ყველა განზომილება ან სითხესითხეებისა და გაზების მსგავსად, მნიშვნელოვანი ზრდა განიცდის ტემპერატურის ზრდის საპასუხოდ. ეს ფენომენი წარმოიქმნება სხეულის მოლეკულების თერმული აჟიოტაჟის გამო: რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტია ამ მოლეკულების აგზნების ამპლიტუდა, რომლებიც უფრო დიდ სივრცეში იწყებენ მოძრაობას.
შეხედეასევე: ჰიდროსტატიკის ძირითადი ცნებები
მოცულობითი გაფართოების ფორმულა
ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ სითხის მიერ გამოწვეული მოცულობითი გაფართოება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
ΔV - მოცულობის ვარიაცია (მ 2)
ვ0- საწყისი მოცულობა (მ 2)
γ - მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1)
ΔT - ტემპერატურის ცვალებადობა (° C)
ზემოთ ნაჩვენები ფორმულის გამოყენება შესაძლებელია მოცულობის ზრდის გამოსათვლელად (ΔV) თხევადი მისი ტემპერატურის ცვლილების გამო (ΔT). ალგებრული მანიპულაციების გამოყენებით შესაძლებელია იგივე ფორმულის დაწერა, როგორც ზემოთ, ფორმატში, რომელიც საშუალებას გვაძლევს პირდაპირ გამოვთვალოთ სითხის საბოლოო მოცულობა მისი გათბობის შემდეგ, იხილეთ:
ვ - თხევადი საბოლოო მოცულობა
გაითვალისწინეთ, რომ ორივე ფორმულაში აუცილებელია იცოდეთ რამდენად მუდმივი γ, ცნობილი როგორც მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი. ეს სიდიდე იზომება ºC– ით-1(ის კითხულობს: 1 გრადუს ცელსიუსზე), ეს გვაძლევს რამდენად დიდია ზოგიერთი ნივთიერების გაფართოება, მისი ტემპერატურის ყოველი 1 ° C ცვლილებისთვის.
მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი
მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტია ა ფიზიკური საკუთრება რომელიც ზომავს რამდენად დიდია სხეულის მოცულობის ცვლილება მისი ტემპერატურის მოცემული ცვლილებისთვის. ეს რაოდენობა არ არის მუდმივი და მისი მნიშვნელობა შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივად მხოლოდ ზოგიერთი ტემპერატურული დიაპაზონისთვის. გაეცანით ზოგიერთს ტიპიური ღირებულებები თხევად მდგომარეობაში ზოგიერთი ნივთიერების გაფართოების კოეფიციენტების, 20 ° C ტემპერატურაზე:
ნივთიერება |
მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1) |
წყალი |
1,3.10-4 |
მერკური |
1,8.10-4 |
Ეთილის სპირტი |
11,2.10-4 |
აცეტონი |
14,9.10-4 |
გლიცერინი |
4,9.10-4 |
როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი აქვს დამოკიდებულება ერთად ტემპერატურა, ანუ, თქვენი მოდული შეიძლება იცვლებოდეს დათბობის ან გაგრილების დროს. ამიტომ, გამოთვლებისთვის გამოვიყენებთ გაფართოების კოეფიციენტებს, რომლებიც ტემპერატურის დიაპაზონშია, სადაც V x T გრაფიკს აქვს ფორმატი ხაზოვანი Უყურებს:
ტემპერატურას შორის T1 და თ2, გაფართოების კოეფიციენტი მუდმივია.
სითხეების აშკარა გაფართოება
სითხეების აშკარა გაფართოება განისაზღვრება სითხის მოცულობით გადავსდა თუ კონტეინერი მთლიანად სავსეა ამ სითხით გახურებული. ამასთან, თუ კონტეინერი განიცდის მოცულობის ვარიაციას, რომელიც ტოლია სითხის მიერ განცდილი მოცულობითი ვარიაციისა, არც ერთი სითხე არ უნდა გადაიზარდოს.
ნახარში გადავსებული სითხის მოცულობა შეესაბამება აშკარა გაფართოებას.
აშკარა დილატაციის ფორმულები
ბოთლიდან გადავსებული სითხის მოცულობის გამოსათვლელად უნდა გამოვიყენოთ აშკარა გაფართოების ფორმულა, გაითვალისწინეთ:
ΔVაპ - აშკარა გაფართოება (მ 2)
ვ0 — თხევადი საწყისი მოცულობა (მ 2)
γაპ - აშკარა მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1)
ΔT - ტემპერატურის ცვალებადობა (° C)
ზემოთ მოცემულ ფორმულაში ΔVაპ შეესაბამება გადავსებული სითხის მოცულობას, ხოლო γაპ აშკარა გაფართოების კოეფიციენტია. იმისათვის, რომ ვიცოდეთ როგორ გამოვთვალოთ აშკარა გაფართოების კოეფიციენტი, უნდა გავითვალისწინოთ გაფართოება, რომელსაც განიცდის კოლგოტი (ΔVვ), რომელშიც იყო სითხე. ამისათვის გამოვიყენებთ შემდეგ ფორმულას:
ΔVვ - ბოთლის გაფართოება (მ 2)
ვ0- ბოთლის საწყისი მოცულობა (მ 2)
γვ - კოლბის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1)
ΔT - ტემპერატურის ცვალებადობა (° C)
წინა გამოთქმაში γვ ეხება სითხის შემცველი კონტეინერის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტს და ΔVვ ზომავს რა იყო ამ ბოთლის გაფართოება. ამრიგად, რეალურმა გაფართოებამ განიცადა თხევადი (ΔVრ) შეიძლება გამოითვალოს აშკარა გაფართოების ჯამი ფლაკონის გაფართოებასთან ერთად, გაითვალისწინეთ:
ΔVრ- ფაქტობრივი სითხის გაფართოება
ΔVაპ - აშკარა თხევადი დილატაცია
ΔVრ - რეალური ფლაკონის დილატაცია
წარმოდგენილი ფორმულებით ალგებრული მანიპულაციების შემდეგ, შესაძლებელია შემდეგ შედეგამდე მივაღწიოთ:
γ - თხევადი გაფართოების რეალური კოეფიციენტი (° C-1)
γვ - კოლბის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1)
γაპ - აშკარა მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი (° C-1)
ზემოხსენებული კავშირი მიუთითებს იმაზე, რომ თხევადი ფაქტობრივი გაფართოების კოეფიციენტის პოვნა შესაძლებელია ჯამი შორის გაფართოების აშკარა კოეფიციენტები ეს არის კოლბის გაფართოების კოეფიციენტი.
წყლის ანომალური გაფართოება
წყალს აქვს ა ანომალური ქცევა ტემპერატურას შორის თერმული გაფართოების შესახებ 0 ° C და 4 ° Cგასაგებია: წყლის გათბობა 0 ° C- დან 4 ° C- მდე, თქვენი მოცულობა მცირდება, გაზრდის ნაცვლად. ამ მიზეზით, თხევად მდგომარეობაში, სიმკვრივე წყლის აქვს თქვენი უმაღლესი ღირებულება ტემპერატურისთვის 4 ° C. ქვემოთ მოცემული გრაფიკები გვეხმარება წყლის სიმკვრივისა და მოცულობის ქცევის გაგებაში, როგორც მისი ტემპერატურის მიხედვით, გაითვალისწინეთ:
4 ° C ტემპერატურაზე წყლის სიმკვრივე ყველაზე მაღალია.
ამ ქცევის შედეგად გამაგრილებელი სასმელები ან წყლის ბოთლები ადიდდა, როდესაც საყინულეში ძალიან დიდხანს დარჩება. როდესაც წყალი მიაღწევს ტემპერატურას 4 ° C, მისი მოცულობა მინიმუმ იკავებს თხევად წყალს, თუ გაგრილება გაგრძელდება, წყლის მოცულობა შემცირდება ნაცვლად შემცირებისა. როდესაც წყალი მიაღწევს 0 ° C, წყლის მოცულობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება, ხოლო მის კონტეინერს შეამცირებს საკუთარი გაზომვები, რაც იწვევს მას შესვენება
წყლით სავსე ბოთლები, რომლებიც საყინულეში მიდიან, შეიძლება ადიდდეს, როდესაც ისინი 0 ° C- ს მიაღწევენ.
წყლის ამ ანომალური ქცევის კიდევ ერთი შედეგია მდინარის ფსკერის გაყინვა არ ხდება ძალიან ცივ რეგიონებში. როდესაც წყლის ტემპერატურა 0 ºC- ს უახლოვდება, მისი სიმკვრივე იკლებს და შემდეგ ცივი წყალი იზრდება, იმის გამო აყვავება. ასვლისთანავე ცივი წყალი იყინება და ყინულის ფენას ქმნის მდინარეებზე. როგორც ყინული კარგია თერმული იზოლატორი, მდინარეების ფსკერი რჩება დაახლოებით 4 ºC ტემპერატურაზე, რადგან ამ ტემპერატურაზე მისი სიმკვრივე მაქსიმალურია და მდინარეების ფსკერზე რჩება.
წყლის ანომალური ქცევის მიზეზს აქვს მოლეკულური წარმოშობა: 0 ° C- დან 4 ° C- მდე, ელექტრული მიზიდულობა წყლის მოლეკულები დაძლევიან თერმულ აგზნებას, წყლის მოლეკულებს შორის არსებული წყალბადური ბმების არსებობის გამო. წყალი
შეხედეასევე: როგორ ხდება წყლის ანომალური გაფართოება?
ამოხსნილი სავარჯიშოები
1) განსაზღვრეთ 1 მ 2 სითხის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი, რომელიც განიცდის 0,05 მ 2 გაფართოებას 25 ° C– დან 225 ° C– მდე გაცხელებისას.
რეზოლუცია:
მოდით გამოთვალოთ თხევადი გაფართოების კოეფიციენტი მოცულობითი გაფართოების ფორმულის გამოყენებით:
განცხადების მიერ მოწოდებული მონაცემების გამოყენებას წინა ფორმულაზე, ჩვენ გავაკეთებთ შემდეგ გაანგარიშებას:
2) მინის კოლბა, რომლის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტია 27,10-6 ° C-1, აქვს 1000 მლ თერმული ტევადობა, 20 ºC ტემპერატურაზე და მთლიანად ივსება უცნობი სითხით. როდესაც ჩვენ გავათბობთ 120 toC ტემპერატურაზე, 50 მლ სითხე გადმოიღვრება კონტეინერიდან. დაადგინეთ აშკარა გაფართოების კოეფიციენტები; სითხის ფაქტობრივი გაფართოების კოეფიციენტი; და მინის ფლაკონს განიცდის გაფართოება.
რეზოლუცია:
მოდით გამოვთვალოთ აშკარა გაფართოების კოეფიციენტი, ამისათვის გამოვიყენებთ შემდეგ ფორმულას:
სავარჯიშო მონაცემების გამოყენებით, ჩვენ გავაკეთებთ შემდეგ გაანგარიშებას:
შემდეგ, ჩვენ გამოვთვლით სითხის გაფართოების ფაქტობრივ კოეფიციენტს. ამისათვის უნდა გამოვთვალოთ, თუ რა იყო გაფართოება მინის ბოთლით:
სავარჯიშო დებულებით მოწოდებული მონაცემების ჩანაცვლებით, უნდა გადავჭრათ შემდეგი გაანგარიშება:
ზემოთ გაანგარიშებით დავადგინეთ, რა იყო გაფართოება, რომელიც განიცადა მინის კოლბამ. ამრიგად, სითხის რეალური გაფართოების მოსაძებნად, უბრალოდ დაამატეთ აშკარა დილატაციის მოცულობა კოლბის გაფართოების მოცულობას:
ზემოთ მოყვანილ პასუხში მიღებული შედეგი მიუთითებს იმაზე, რომ ბოთლის შიგნით არსებულმა სითხემ 52,7 მლ გაფართოება განიცადა. დაბოლოს, მოდით გამოვთვალოთ სითხის გაფართოების რეალური კოეფიციენტი:
ზემოთ მოცემული ფორმულის გამოყენებით, ჩვენ გამოვთვლით წყლის გაფართოების რეალურ კოეფიციენტს:
ამიტომ, ამ სითხის თერმული გაფართოების კოეფიციენტია 5.27.10-4 ° C-1.
ჩემს მიერ. რაფაელ ჰელერბროკი
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-liquidos.htm
