Kai kūnas padidėja temperatūra, jį sudarančios molekulės gauna energiją ir susijaudina, dėl ko padidėja objekto matmenys. Šis reiškinys yra žinomas kaip šiluminis plėtimasis. Panašiai, kai kūnas atvėsinamas, sumažėja jo energija ir sumažėja molekulinis sujudinimas, dėl kurio sumažėja jo matmenys, kurie yra žinomi kaip susitraukimas terminis.
šiluminis plėtimasis galima klasifikuoti trimis būdais: linijinis, negiliai ir tūrinis.
linijinis šiluminis išsiplėtimas
kai temperatūros kitimas kūno pakeisti atstumą tarp dviejų taškų, linijinis šiluminis plėtimasis, kuri, be kita ko, gali būti juostos ilgio, rutulio spindulio, kubo ar kvadrato įstrižainės kitimas.
Kaip pavyzdį apsvarstykime geležinę L ilgio juostą0 su pradine temperatūra Ti. Pakeldami temperatūrą iki Tf , ilgis bus padidintas iki L. Pažiūrėk į nuotrauką:
Diagrama, rodanti linijinį šiluminį plėtimąsi, kurį sukelia temperatūros kilimas
Temperatūros pokytis (ΔT) yra skirtumas tarp galutinės ir pradinės temperatūros:
ΔT = Tf - T.i
Linijinis šiluminis plėtimasis (ΔL), kurį sukelia šis temperatūros pokytis, yra skirtumas tarp galutinio ilgio L ir pradinio ilgio L
0:Δ L = L - L0
Ši juostos plėtra yra proporcinga temperatūros pokyčiams ir pradiniam juostos ilgiui, todėl ją taip pat galima apskaičiuoti naudojant Linijinio terminio išsiplėtimo dėsnis pagal formulę:
Δ L = α. L0. Δ T
Vadinama proporcingumo konstanta α linijinis šiluminio plėtimosi koeficientas medžiagos, kuri sudaro juostą. Jo matavimo vienetas yra abipusis laipsnis Celsijaus, kurį rodo ºC -1. Šis kiekis prisiima skirtingą kiekvieno tipo medžiagos vertę, atspindinčią linijinį šiluminį plėtimąsi kiekvienam ilgio vienetui ir kiekvienam temperatūros kitimo vienetui.
Kai kurių medžiagų linijinio šiluminio plėtimosi koeficiento vertes rasite šioje lentelėje:
Medžiaga |
Koeficientas (10-6 ° C -1) |
Vadovauti |
27 |
Aliuminis |
25 |
sidabras |
20 |
Silicis |
2,6 |
Plienas |
14 |
Auksas |
15 |
Grafinis linijinio šiluminio plėtimosi vaizdas
Linijinį šiluminį plėtimąsi galime gauti iš ilgio ir temperatūros grafiko:
Linijinio šiluminio plėtimosi ilgio ir temperatūros grafikas
Kampą φ galime susieti su tiesinio šiluminio plėtimosi dėsniu, nes:
Δ L = α. L0. Δ T
ir
ΔL = α. L0
Δ T
būdamas tiesios linijos kampinis koeficientas kuris rodo ilgio kitimą pagal temperatūrą, jį pateikia:
tg φ = ΔL
Δ T
netrukus:
tg φ = α. L0
Linija negali praeiti per 0 tašką, nes pradinis ilgis negali būti lygus nuliui.
Viena iš linijinio šiluminio plėtimosi pasekmių gali būti pastebėta inžinerijos darbuose, pavyzdžiui, plėtimosi jungtys (pav. Pav. Pavadinime), esančios ant traukinių bėgių ar šaligatvių. Jie tiesiog yra nedidelė tuščia vieta, palikta konstrukcijos dalyse, kad būtų galima išplėsti temperatūros svyravimai, pavyzdžiui, kilus gaisrui ar net natūralūs pokyčiai, nepažeidžia elektrinės struktūros pastatai. Jei šių išsiplėtimo siūlių nebūtų, bet koks temperatūros pakilimas gali nulenkti ar sulaužyti betoną ar apkaustą.
Autorius Mariane Mendes
Baigė fiziką
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm