Når en kropp har en økning i temperatur, mottar molekylene som utgjør den energi og blir urolige, og forårsaker en økning i dimensjonene til objektet. Dette fenomenet er kjent som termisk ekspansjon. Når et legeme kjøles ned, reduseres dets energi på samme måte, og det gjør også molekylær agitasjon, noe som forårsaker en reduksjon i dimensjonene, som er kjent kontraksjon termisk.
DE termisk ekspansjon kan klassifiseres på tre måter: lineær, grunt og volumetrisk.
lineær termisk utvidelse
når temperaturvariasjon for å endre avstanden mellom to punkter, lineær termisk utvidelse, som kan være en variasjon i lengden på en stang, radiusen til en kule, diagonalen til en kube eller en firkant, blant andre.
Tenk som eksempel på en jernstang med lengden L0 med utgangstemperatur TJeg. Ved å heve temperaturen til Tf vil lengden økes til L. Se på bildet:
Diagram som viser lineær termisk ekspansjon forårsaket av temperaturøkning
Temperaturvariasjonen (ΔT) er forskjellen mellom den endelige og innledende temperaturen:
AT = Tf - TJeg
Den lineære termiske ekspansjonen (AL) produsert av denne temperaturvariasjonen er forskjellen mellom den endelige lengden L og den opprinnelige lengden L0:
Δ L = L - L0
Denne utvidelsen som baren lider er proporsjonal med temperaturvariasjonen og startlinjens lengde, så den kan også beregnes med Loven om lineær termisk utvidelse av formelen:
Δ L = α. L0. Δ T
Proporsjonalitetskonstanten α kalles lineær termisk ekspansjonskoeffisient av materialet som utgjør stangen. Måleenheten er den gjensidige graden Celsius, representert av ºC -1. Denne mengden antar en annen verdi for hver type materiale, som representerer den lineære termiske ekspansjonen for hver lengdeenhet og for hver enhet av temperaturvariasjoner.
Se følgende tabell for verdiene til koeffisienten for lineær termisk utvidelse av noen stoffer:
Substans |
Koeffisient (10-6 ° C -1) |
Lede |
27 |
Aluminium |
25 |
Sølv |
20 |
Silisium |
2,6 |
Stål |
14 |
Gull |
15 |
Grafisk fremstilling av lineær termisk ekspansjon
Vi kan få lineær termisk utvidelse fra en graf over lengde versus temperatur:
Graf over lengde versus temperatur for lineær termisk ekspansjon
Vi kan relatere vinkelen φ til loven om lineær termisk ekspansjon, siden:
Δ L = α. L0. Δ T
og
ΔL = α. L0
Δ T
å være rett linje vinkelkoeffisient som representerer variasjonen i lengde med temperatur, den er gitt av:
tg φ = ΔL
Δ T
snart:
tg φ = α. L0
Linjen kan ikke passere punkt 0, siden startlengden ikke kan være lik null.
En av konsekvensene av lineær termisk ekspansjon kan sees i ingeniørarbeid, for eksempel ekspansjonsfuger (figur i tittelen) som finnes på togspor eller fortau. De er ganske enkelt et lite tomt rom igjen i deler av konstruksjonen for utvidelse forårsaket av temperaturvariasjoner, for eksempel i tilfelle brann eller til og med naturlige variasjoner, skader ikke strukturen til bygninger. Hvis disse ekspansjonsfuger ikke eksisterte, kan temperaturøkning føre til at betongen eller maskinvaren bøyes eller knekker.
Av Mariane Mendes
Uteksamen i fysikk
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
