dilatatieoppervlakkig is de naam die wordt gegeven aan het fenomeen waarin sprake is van een toename in het gebied van alichaam veroorzaakt door een stijging van de temperatuur. Dit type uitzetting komt voor bij lichamen met oppervlakkige symmetrie, zoals platen, tafelbladen, planken, tegels, enz.
Kijkenook: Calorimetrie
De oppervlaktedilatatie is afhankelijk van de oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt. Deze coëfficiënt, waarvan de eenheid de is °C-1, is voorzien zijn van van elk type materiaal, maar houd een evenredig verband met de lineaire uitzettingscoëfficiënt:
β — oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt (°C-1)
α — lineaire uitzettingscoëfficiënt (°C-1)
We kunnen deze relatie begrijpen als we zien dat er in oppervlaktedilatatie twee zijn verwijdingenlineair: een voor de lengte en nog een voor de hoogte van het lichaam. Het is belangrijk om te benadrukken dat de hierboven getoonde relatie alleen geldig is voor lichamen gevormd door: pure substanties en homogeen.
Formule
Controleer de formule die wordt gebruikt om de te berekenen
modulus van oppervlaktedilatatie - de variatie in het gebied dat een lichaam ondervindt wanneer het wordt verwarmd.
zo — oppervlaktedilatatie (m²)
zo0— initiële oppervlakte (m²)
β — oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt (°C-1)
T —temperatuurvariatie (°C)
Naast deze manier kunnen we de oppervlaktedilatatie op een andere manier berekenen, zodat we het laatste deel van het lichaam direct kunnen vinden, controleer:
zo — eindoppervlak (m²)
Thermische uitzetting
Bij verhitting zal de moleculen van lichamen hebben de neiging om bij hogere snelheden te trillen, dit maakt de macroscopische afmetingen van lichamen kan zijn veranderd, zij het minimaal. Het fenomeen waarbij een lichaam bij verhitting van grootte verandert, heet verwijdingthermisch.
Ondanks dat ze intuïtief zijn, is het niet waar dat alle materialen uitzetten wanneer hun temperatuur wordt verhoogd, er zijn materialen die aanwezig zijn negatieve uitzettingscoëfficiënten (zoals gevulkaniseerd rubber), dat wil zeggen, wanneer deze materialen worden verwarmd, worden hun afmetingen verkleind.
Thermische uitzetting is onderverdeeld in drie uitzettingssubtypen: lineair, oppervlakkig en volumetrisch. Deze soorten verwijding komen samen voor, maar een van hen zal belangrijker zijn dan de andere, afhankelijk van de vorm van het lichaam.
Bijvoorbeeld: door zijn vorm heeft de naald meer te lijden verwijdinglineair in relatie tot andere vormen van verwijding; een metalen plaat heeft op zijn beurt meer te lijden verwijdingoppervlakkig, vanwege het formaat; vloeistoffen en gassen, die de ruimte van hun containers innemen, hebben de neiging om in alle richtingen uit te zetten en zijn daarom aanwezig verwijdingvolumetrisch.
Kijkenook:Wat is entropie?
Verwijding van vloeistoffen
Vloeistoffen kunnen bij verhitting volumetrische expansie ondergaan. Bij het bestuderen van dit type dilatatie is het echter belangrijk dat we rekening houden met de volumetrische expansie van containers waar vloeistoffen worden opgeslagen.
In die zin spreekt men van schijnbare dilatatie - het verschil tussen de dilatatie die de vloeistof en de houder ervan ondergaan. Ga naar ons artikel en leer alles over vloeistof dilatatie.
Experiment
Er zijn experimenten die snel en eenvoudig kunnen worden gedaan om het fenomeen van oppervlakkige dilatatie zichtbaar te maken. Bekijk enkele gevallen:
Benodigde materialen:
1 piepschuimbak
1 munt
1 kaars
wedstrijden
1 tang
1 pen
1 schaar
Methodologie:
Plaats de munt op de piepschuimbak en schets deze met de pen. Knip het daarna uit. Steek de kaars aan en houd de munt vast met de tang, plaats deze net boven de kaarsvlam (wees in de aanwezigheid van een volwassene om dit soort experimenten uit te voeren).
Plaats na een paar minuten de munt op het piepschuimbakje en je zult merken dat het na het smelten van het piepschuim kleiner is geworden. Om de afmetingen van de verwarmde en koude munten te vergelijken, plaatst u het gat dat door de verwarmde munt is gemaakt en het stuk piepschuim dat is uitgesneden naast elkaar.
Een ander interessant experiment is om een rand en een metalen bol te hebben met een straal die iets groter is dan de rand. Bij kamertemperatuur kan de bol niet door de rand gaan, maar wanneer we de rand verwarmen, neemt het interne gebied toe als gevolg van thermische uitzetting en kan de bol er doorheen gaan:
Een andere mogelijkheid is om te proberen een pot te openen waaraan het deksel is bevestigd door deze te verwarmen, waardoor het gebied groter wordt:
opgeloste oefeningen
Vraag 1) Een rechthoekige metalen plaat van 0,05 m² heeft een temperatuur van 25º C wanneer deze wordt verwarmd door zonlicht, totdat de temperatuur 75º C bereikt. De oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt van het materiaal waaruit de plaat bestaat, is gelijk aan 2.0.10-4 ºC-1, hoeveel zal de variatie in het gebied van deze plaat zijn?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1.500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Sjabloon: Brief B
Resolutie:
Om het laatste gebied van het plaatwerk te vinden, gebruiken we de volgende formule voor oppervlakte-uitzetting:
We zullen in de formule de gegevens invoegen die in de oefening zijn verstrekt:
Volgens de gegevens die door de oefening zijn verstrekt, zal het uiteindelijke gebied van deze metalen plaat 0,505 m² zijn, dus het juiste alternatief is de letter B.
Vraag 2) Een bepaald materiaal heeft een lineaire uitzettingscoëfficiënt van 1,5,10-5 °C-1, de oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt van hetzelfde materiaal is:
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
Sjabloon: Brief Ç
Resolutie:
Om deze oefening op te lossen, onthoud gewoon dat twee lichamen met verschillende symmetrieën, maar gemaakt van dezelfde zuivere stof, de volgende relatie aanhouden tussen hun thermische uitzettingscoëfficiënten:
Daarom is het juiste alternatief de letter Ç.
Vraag 3) Een bord van 0,4 m² en een oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt gelijk aan 2.0.10-5 °C-1 wordt verwarmd van 20º C tot 200º C. Bepaal de procentuele toename van het oppervlak voor die plaat.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Sjabloon: Brief DE
Resolutie:
Laten we eerst de uitzettingsmodulus van de plaat berekenen met behulp van de formule voor oppervlakte-uitzetting:
Met behulp van de gegevens die de oefening oplevert, moeten we de volgende berekening maken:
In deze resolutie berekenen we eerst wat de verwijding was van de plaque. Vervolgens hebben we de verhouding gemaakt tussen het uiteindelijke oppervlak van de plaat, wat de som is van het initiële oppervlak met de uitzetting van de plaat, door het initiële oppervlak van de plaat. Na vermenigvuldiging van de verkregen waarde met 100, vinden we het percentage van het nieuwe gebied ten opzichte van het vorige: 100,036, dat wil zeggen: het oppervlak van de plaat nam toe met 0,36%.
Door mij Rafael Helerbrock
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
