Utvidelsegrunt er navnet gitt til fenomenet der det er et økning i området av enkropp forårsaket av temperaturøkning. Denne typen ekspansjon forekommer i kropper med overfladisk symmetri, som plater, bordplater, brett, fliser, etc.
Seogså: Kalorimetri
Overflatedilatasjonen avhenger av overflatekspansjonskoeffisient. Denne koeffisienten, hvis enhet er ° C-1, er trekk av hver type materiale, men hold et proporsjonalt forhold til koeffisienten for lineær ekspansjon:
β - overflateutvidelseskoeffisient (° C-1)
α - lineær ekspansjonskoeffisient (° C-1)
Vi kan forstå dette forholdet hvis vi ser at det i overflatedilatasjon er to utvidelserlineær: en for lengde og en annen for høyde av kroppen. Det er viktig å merke seg at forholdet vist ovenfor bare gjelder for legemer dannet av rene stoffer og homogen.
Formel
Sjekk formelen som brukes til å beregne modul for overflatedilatasjon - variasjonen i området som noen kropp lider når den varmes opp.
S - arealdilatasjon (m²)
s0- startareal (m²)
β - koeffisient for overflateutvidelse (° C-1)
AT —Temperaturvariasjon (° C)
I tillegg til denne måten kan vi beregne overflatedilatasjonen på en annen måte, slik at vi direkte kan finne det endelige området av kroppen, sjekk:
s - sluttareal (m²)
Termisk ekspansjon
Ved oppvarming vil den molekyler av kroppene har en tendens til å vibrere ved høyere hastigheter, gjør dette makroskopiske dimensjoner av kropper kan være endret, om enn minimalt. Fenomenet der en kropp endrer størrelse når den blir oppvarmet kalles utvidelsetermisk.
Til tross for at de er intuitive, er det ikke sant at alle materialer utvides når temperaturen økes, det er materialer som er til stede negative ekspansjonskoeffisienter (som for eksempel vulkanisert gummi), det vil si når disse materialene blir oppvarmet, reduseres dimensjonene.
Termisk utvidelse er delt inn i tre utvidelsessubtyper: lineær, grunt og volumetrisk. Disse typer utvidelser forekommer sammen, men en av dem vil være mer signifikant enn de andre, i henhold til kroppens form.
For eksempel: På grunn av sin form lider nålen mer utvidelselineær i forhold til andre former for utvidelse; en metallplate lider i sin tur mer utvidelseoverfladisk, på grunn av formatet; væsker og gasser som opptar beholderommet, har en tendens til å utvide seg i alle retninger og er derfor til stede utvidelsevolumetrisk.
Seogså:Hva er entropi?
Utvanning av væsker
Væsker kan gjennomgå volumetrisk ekspansjon når de varmes opp. Men når vi studerer denne typen utvidelse, er det viktig at vi vurderer volumetrisk utvidelse av containere der væsker lagres.
I denne forstand snakker man om tilsynelatende utvidelse - forskjellen mellom utvidelsen som lider av væsken og av beholderen. Få tilgang til artikkelen vår og lær alt om væskedilatasjon.
Eksperiment
Det er eksperimenter som kan gjøres raskt og enkelt, for å visualisere fenomenet overfladisk utvidelse. Sjekk ut noen tilfeller:
Nødvendige materialer:
1 isoporbrett
1 mynt
1 lys
fyrstikker
1 tang
1 penn
1 saks
Metodikk:
Legg mynten på isoporbrettet og trekk den med pennen. Etter det, klipp den ut. Tenn lyset og hold mynten med tang, og plasser den rett over lysflammen (være i nærvær av en voksen for å utføre denne typen eksperimenter).
Etter noen minutter legger du mynten på isoporbrettet, og du vil legge merke til at den vil ha krympet i størrelse etter smelting av isopor. For å sammenligne størrelsene på de oppvarmede og kalde myntene, plasser hullet som er produsert av den oppvarmede mynten og styrofilskumet som ble kuttet ut side om side.
Et annet interessant eksperiment er å ha en kant og en metallisk kule med en radius litt større enn felgen. Ved romtemperatur vil ikke kulen kunne passere gjennom felgen, men når vi varmer opp felgen, øker dens indre område på grunn av termisk ekspansjon, og kulen vil kunne passere gjennom den:
En annen mulighet er å prøve å åpne en gryte som har lokket festet ved å varme den opp, slik at området utvides:
løste øvelser
Spørsmål 1) En 0,05 m² rektangulær metallplate har en temperatur på 25 ° C når den varmes opp av sollys, til temperaturen når 75 ° C. Koeffisienten for overflateutvidelse av materialet som utgjør arket, er lik 2.0.10-4 ºC-1, hvor mye vil variasjonen være i området på denne platen?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Mal: Brev B
Vedtak:
For å finne det endelige området av metallplaten, vil vi bruke følgende overflateutvidelsesformel:
Vi vil sette inn dataene som ble gitt i øvelsen i formelen:
I henhold til oppgavens data vil det endelige arealet av dette metallplaten være 0,505 m², så det riktige alternativet er bokstaven B.
Spørsmål 2) Et gitt materiale har en koeffisient for lineær utvidelse på 1.5.10-5 ° C-1, er koeffisienten for overflateutvidelse av det samme materialet:
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
Mal: Brev Ç
Vedtak:
For å løse denne øvelsen, bare husk at to kropper med forskjellige symmetrier, men laget av samme rene stoff, hold følgende forhold mellom deres termiske ekspansjonskoeffisienter:
Derfor er det riktige alternativet brevet Ç.
Spørsmål 3) En 0,4 m² plate- og overflateekspansjonskoeffisient lik 2.0.10-5 ° C-1 varmes opp fra 20 ° C til 200 ° C. Bestem prosentvis økning i areal for platen.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Mal: Brev DE
Vedtak:
La oss først beregne utvidelsesmodulen for platen ved hjelp av formelen for utvidelse av overflaten:
Ved å bruke dataene fra øvelsen, må vi gjøre følgende beregning:
I denne oppløsningen beregner vi først hva som var utvidelsen av plakk. Deretter laget vi forholdet mellom det endelige området av platen, som er summen av det opprinnelige arealet med utvidelsen av platen, av det opprinnelige området av platen. Etter å ha multiplisert verdien oppnådd med 100, finner vi prosentandelen av det nye området i forhold til den forrige: 100.036, det vil si: arealet av platen økte med 0,36%.
Av meg. Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm