Kad ķermenim ir palielināts temperatūra, molekulas, kas to veido, saņem enerģiju un kļūst satrauktas, izraisot objekta izmēru palielināšanos. Šī parādība ir pazīstama kā termiska izplešanās. Līdzīgi, kad ķermenis ir atdzisis, tā enerģija samazinās, tāpat samazinās arī molekulārā uzbudināšana, izraisot tā izmēru samazināšanos, kas ir pazīstams kā saraušanās termiskā.
termiska izplešanās var klasificēt trīs veidos: lineārs, sekla un tilpuma.
lineāra termiskā dilatācija
kad temperatūras svārstības ķermeņa nomainīt attālumu starp diviem punktiem, lineārā termiskā izplešanās, kas cita starpā var būt stieņa garuma, sfēras rādiusa, klucīša vai kvadrāta diagonāles variācija.
Kā piemēru ņemiet vērā dzelzs stieni ar garumu L0 ar sākotnējo temperatūru Ti. Paaugstinot temperatūru līdz Tf , garums tiks palielināts līdz L. Skaties uz bildi:
Diagramma, kas parāda lineāru siltuma izplešanos, ko izraisa temperatūras paaugstināšanās
Temperatūras svārstības (ΔT) ir starpība starp galīgo un sākotnējo temperatūru:
ΔT = Tf - T.i
Lineārā siltuma izplešanās (ΔL), ko rada šī temperatūras svārstība, ir starpība starp gala garumu L un sākotnējo garumu L0:
Δ L = L - L0
Šī stieples izplešanās ir proporcionāla temperatūras svārstībām un sākotnējam stieņa garumam, tāpēc to var aprēķināt arī ar Lineārās termiskās dilatācijas likums pēc formulas:
Δ L = α. L0. Δ T
Tiek saukta proporcionalitātes konstante α lineārais termiskās izplešanās koeficients no materiāla, kas veido joslu. Tās mērvienība ir abpusējā grāda pakāpe pēc Celsija, ko attēlo ºC -1. Šis daudzums katram materiāla veidam pieņem atšķirīgu vērtību, kas atspoguļo lineāro siltuma izplešanos katrai garuma vienībai un katrai temperatūras variācijas vienībai.
Dažu vielu lineārās termiskās izplešanās koeficienta vērtības skat. Šajā tabulā:
Viela |
Koeficients (10-6 ° C -1) |
Svins |
27 |
Alumīnijs |
25 |
Sudrabs |
20 |
Silīcijs |
2,6 |
Tērauds |
14 |
Zelts |
15 |
Lineārās siltuma izplešanās grafiskais attēlojums
Lineāru siltuma izplešanos varam iegūt no diagrammas ar garumu pret temperatūru:
Grafika garums pret lineārās siltuma izplešanās temperatūru
Leņķi φ mēs varam saistīt ar lineārās siltuma izplešanās likumu, jo:
Δ L = α. L0. Δ T
un
ΔL = α. L0
Δ T
būt taisnas līnijas leņķa koeficients kas atspoguļo garuma variāciju ar temperatūru, to izsaka:
tg φ = ΔL
Δ T
drīz:
tg φ = α. L0
Līnija nevar iziet caur punktu 0, jo sākotnējais garums nevar būt vienāds ar nulli.
Vienu no lineārās siltuma izplešanās sekām var redzēt inženiertehniskajos darbos, piemēram, izplešanās šuvēs (attēls virsrakstā), kas pastāv uz vilciena sliedēm vai ietvēm. Tie ir vienkārši neliela tukša vieta, kas konstrukcijas daļās atstāta paplašināšanai, ko izraisa temperatūras svārstības, piemēram, ugunsgrēka gadījumā vai pat dabiskas izmaiņas, nekaitē gaisa temperatūras izmaiņām ēkas. Ja šo izplešanās šuvju nebūtu, jebkura temperatūras paaugstināšanās varētu izraisīt betona vai tā izstrādājumu locīšanos vai salūšanu.
Autore Mariane Mendes
Absolvējis fiziku
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
