Išsiplėtimasnegiliai yra vardas, suteiktas reiškiniui, kuriame yra a a ploto padidėjimaskūnas kurį sukelia temperatūros padidėjimas. Šio tipo išsiplėtimas įvyksta kūnuose, turinčiuose paviršinę simetriją, pavyzdžiui, plokštėse, stalviršiuose, lentose, plytelėse ir kt.
Pažiūrėktaip pat: Kalorimetrija
Paviršiaus išsiplėtimas priklauso nuo paviršiaus išsiplėtimo koeficientas. Šis koeficientas, kurio vienetas yra ° C-1, yra funkcija kiekvienos rūšies medžiagos, tačiau išlaikykite proporcingą santykį su tiesinio plėtimosi koeficientu:
β - paviršiaus išsiplėtimo koeficientas (° C-1)
α - tiesinio išsiplėtimo koeficientas (° C-1)
Šį ryšį galime suprasti, jei matome, kad paviršiaus išsiplėtime yra du išsiplėtimailinijinis: vienas skirtas ilgio ir dar vienas ūgio kūno. Svarbu pabrėžti, kad aukščiau parodytas santykis galioja tik kūnams, kuriuos sukūrė grynos medžiagos ir vienalytis.
Formulė
Patikrinkite formulę, kuri naudojama apskaičiuojant paviršiaus išsiplėtimo modulis - ploto kitimas, kurį kenčia kai kurie kūnai, kai jis yra kaitinamas.
S - ploto išsiplėtimas (m²)
s0- pradinis plotas (m²)
β - paviršiaus išsiplėtimo koeficientas (° C-1)
ΔT —Temperatūros kitimas (° C)
Be to, mes galime apskaičiuoti paviršiaus išsiplėtimą kitu būdu, kad galėtume tiesiogiai rasti galutinį kūno plotą, patikrinti:
s - galutinis plotas (m²)
Terminis išsiplėtimas
Kaitinamas molekulės kūnų yra linkę vibruoti didesniu greičiu, todėl makroskopiniai matmenys kūnų gali būti pasikeitė, nors ir minimaliai. Vadinamas reiškinys, kai kaitinant kūnas keičia dydį išsiplėtimasterminis.
Nepaisant intuityvumo, netiesa, kad padidėjus jų temperatūrai visos medžiagos išsiplečia, yra medžiagų, kurios yra neigiami plėtimosi koeficientai (toks kaip vulkanizuota guma), tai yra, kai šios medžiagos yra kaitinamos, jų matmenys sumažėja.
Šiluminis plėtimasis yra padalintas į tris plėtimosi potipius: linijinis, negiliai ir tūrinis. Šie išsiplėtimo tipai vyksta kartu, tačiau vienas iš jų bus reikšmingesnis už kitus, atsižvelgiant į kūno formą.
Pavyzdžiui: dėl savo formos adata kenčia labiau išsiplėtimaslinijinis kitų išsiplėtimo formų atžvilgiu; savo ruožtu metalinė plokštė kenčia daugiau išsiplėtimaspaviršutiniškas, dėl savo formato; skysčiai ir dujos, užimantys jų talpyklų erdvę, linkę išsiplėsti visomis kryptimis, todėl jų būna išsiplėtimastūrinis.
Pažiūrėktaip pat:Kas yra entropija?
Skysčių išsiplėtimas
Skysčius kaitinant, tūrinis išsiplėtimas gali vykti. Tačiau tiriant tokio tipo išsiplėtimą svarbu atsižvelgti į konteinerių tūrinis išsiplėtimas kur laikomi skysčiai.
Šia prasme kalbama apie tariamą išsiplėtimą - skirtumą tarp skysčio ir jo talpos išsiplėtimo. Prisijunkite prie mūsų straipsnio ir sužinokite viską skysčio išsiplėtimas.
Eksperimentuokite
Yra eksperimentų, kuriuos galima atlikti greitai ir lengvai, siekiant vizualizuoti paviršinio išsiplėtimo reiškinį. Peržiūrėkite keletą atvejų:
Būtinos medžiagos:
1 putplasčio putplastis
1 moneta
1 žvakė
degtukai
1 replės
1 rašiklis
1 žirklės
Metodika:
Padėkite monetą ant putų polistirolo putplasčio ir nubrėžkite ją švirkštimo priemone. Po to iškirpkite. Uždekite žvakę ir laikykite monetą replėmis, pastatydami ją tiesiai virš žvakės liepsnos (atlikite tokio tipo eksperimentą dalyvaujant suaugusiam asmeniui).
Po kelių minučių padėkite monetą ant polistirolo putplasčio ir pastebėsite, kad ištirpęs putų polistirolo dydis sumažės. Norėdami palyginti įkaitusių ir šaltų monetų dydžius, įdėkite skylę, kurią sukūrė įkaitinta moneta, ir putplasčio putplasčio gabalą, kuris buvo iškirptas greta.
Kitas įdomus eksperimentas yra turėti ratlankį ir metalinę sferą, kurios spindulys yra šiek tiek didesnis už ratlankį. Kambario temperatūroje rutulys negalės praeiti per ratlankį, tačiau, kai mes šildome ratlankį, jo vidinis plotas padidėja dėl šiluminio plėtimosi ir rutulys galės praeiti pro jį:
Kita galimybė yra pabandyti atidaryti puodą, kurio dangtis pritvirtintas jį kaitinant, kad jo plotas išsiplėstų:
sprendė pratimus
Klausimas 1) 0,05 m² stačiakampio metalo lakšto temperatūra yra 25º C, kai jį kaitina saulės spinduliai, kol jo temperatūra pasiekia 75º C. Lapą sudarančios medžiagos paviršiaus išsiplėtimo koeficientas yra lygus 2.0.10-4 ºC-1, kiek bus šios plokštelės ploto pokytis?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1 500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Šablonas: Laiškas B
Rezoliucija:
Norėdami sužinoti galutinį lakštinio ploto plotą, naudosime šią paviršiaus išplėtimo formulę:
Į formulę įterpsime duomenis, kurie buvo pateikti vykdant:
Remiantis pratimo pateiktais duomenimis, galutinis šio metalo lakšto plotas bus 0,505 m², taigi teisinga alternatyva yra raidė B.
2 klausimas) Tam tikros medžiagos linijinio išsiplėtimo koeficientas yra 1,5,10-5 ° C-1, tos pačios medžiagos paviršiaus išsiplėtimo koeficientas yra:
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
Šablonas: Laiškas Ç
Rezoliucija:
Norėdami išspręsti šį pratimą, tiesiog nepamirškite, kad du kūnai su skirtinga simetrija, bet pagaminti tos pačios grynos medžiagos, išlaikykite tokį santykį tarp jų šiluminio plėtimosi koeficientų:
Todėl teisinga alternatyva yra raidė Ç.
3 klausimas 0,4 m² lentos ir paviršiaus išsiplėtimo koeficientas lygus 2,0.10-5 ° C-1 kaitinamas nuo 20 ° C iki 200 ° C. Nustatykite tos plokštelės ploto padidėjimą procentais.
a) 0,36 proc.
b) 35 proc.
c) 25 proc.
d) 0,25 proc.
e) 5 proc.
Šablonas: Laiškas
Rezoliucija:
Pirmiausia apskaičiuokime plokštės patiriamo išsiplėtimo modulį pagal paviršiaus išsiplėtimo formulę:
Naudodami pratimo pateiktus duomenis, turėsime atlikti tokį skaičiavimą:
Šioje rezoliucijoje pirmiausia apskaičiuojame, kokią išsiplėtimą patyrė plokštelė. Tada mes padarėme santykį tarp galutinio plokštės ploto, kuris yra pradinio ploto su plokštės išsiplėtimu suma, ir pradinio plokštės ploto. Padauginę gautą vertę iš 100, randame naujo ploto procentą, palyginti su ankstesniu: 100,036, tai yra: plokštės plotas padidėjo 0,36%.
Mano. Rafaelis Helerbrockas
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
