Dilataresuperficial este numele dat fenomenului în care există un creșterea în aria unuicorp cauzată de o creștere a temperaturii. Acest tip de expansiune are loc în corpuri cu simetrie superficială, cum ar fi plăci, blaturi de masă, plăci, plăci etc.
Uitede asemenea: Calorimetrie
Dilatarea suprafeței depinde de coeficient de expansiune a suprafeței. Acest coeficient, a cărui unitate este ° C-1, este caracteristică pentru fiecare tip de material, dar păstrează o relație proporțională cu coeficientul de expansiune liniară:
β - coeficient de expansiune a suprafeței (° C-1)
α - coeficient de expansiune liniară (° C-1)
Putem înțelege această relație dacă vedem că în dilatarea suprafeței există două dilatațiiliniar: unul pentru lungime și altul pentru înălţime a corpului. Este important de reținut că relația prezentată mai sus este valabilă doar pentru corpurile formate din substante pure și omogen.
Formulă
Verificați formula utilizată pentru a calcula modul de expansiune a suprafeței - variația zonei suferite de un corp când este încălzit.
S - dilatarea suprafeței (m²)
s0- suprafața inițială (m²)
β - coeficientul de expansiune a suprafeței (° C-1)
ΔT —Variația temperaturii (° C)
În plus față de acest mod, putem calcula dilatarea suprafeței într-un alt mod, astfel încât să putem găsi direct zona finală a corpului, verificați:
s - suprafața finală (m²)
Expansiunea termică
Când este încălzit, molecule corpurilor tind să vibreze la viteze mai mari, ceea ce face ca dimensiuni macroscopice de corpuri poate fi schimbat, deși minim. Se numește fenomenul în care un corp își schimbă dimensiunea atunci când este încălzit dilataretermic.
În ciuda faptului că este intuitiv, nu este adevărat că toate materialele se extind atunci când temperatura lor este crescută, există materiale care sunt prezente coeficienți de expansiune negativi (ca cauciuc vulcanizat), adică atunci când aceste materiale sunt încălzite, dimensiunile lor sunt reduse.
Expansiunea termică este împărțită în trei subtipuri de expansiune: liniar, superficial și volumetric. Aceste tipuri de dilatare apar împreună, cu toate acestea, unul dintre ele va fi mai semnificativ decât celelalte, în funcție de forma corpului.
De exemplu: datorită formei sale, acul suferă mai mult dilatareliniar în raport cu alte forme de dilatare; la rândul său, o placă de metal suferă mai mult dilataresuperficial, datorită formatului său; lichidele și gazele, care ocupă spațiul containerelor lor, tind să se extindă în toate direcțiile și, prin urmare, să fie prezente dilatarevolumetric.
Uitede asemenea:Ce este entropia?
Dilatarea lichidelor
Lichidele pot suferi expansiune volumetrică atunci când sunt încălzite. Cu toate acestea, atunci când studiem acest tip de dilatare, este important să luăm în considerare expansiunea volumetrică a containerelor unde sunt depozitate lichide.
În acest sens, se vorbește despre dilatarea aparentă - diferența dintre dilatația suferită de lichid și de recipientul său. Accesați articolul nostru și aflați totul despre dilatare lichidă.
Experiment
Există experimente care se pot face rapid și ușor, pentru a vizualiza fenomenul de dilatare superficială. Consultați câteva cazuri:
Materiale necesare:
1 tavă din polistiren
1 monedă
1 lumânare
chibrituri
1 cleste
1 stilou
1 foarfeca
Metodologie:
Așezați moneda pe tava din polistiren și conturați-o cu stiloul. După aceea, tăiați-l. Aprindeți lumânarea și țineți moneda cu cleștele, poziționând-o chiar deasupra flăcării lumânării (fii în prezența unui adult pentru a efectua acest tip de experiment).
După câteva minute, așezați moneda pe tava din Styrofoam și veți observa că se va micșora după topirea Styrofoam. Pentru a compara dimensiunile monedelor încălzite și reci, puneți orificiul produs de moneda încălzită și bucata de spumă de poliester care a fost tăiată una lângă alta.
Un alt experiment interesant este de a avea o jantă și o sferă metalică cu o rază puțin mai mare decât janta. La temperatura camerei, sfera nu va putea trece prin jantă, totuși, atunci când încălzim janta, zona sa internă crește datorită expansiunii termice și sfera va putea trece prin ea:
O altă posibilitate este să încercați să deschideți o oală care are capacul atașat încălzind-o, extinzând zona:
exerciții rezolvate
Intrebarea 1) O foaie de metal dreptunghiulară de 0,05 m² are o temperatură de 25 ° C atunci când este încălzită de lumina soarelui, până când temperatura acesteia ajunge la 75 ° C. Coeficientul de expansiune a suprafeței materialului care alcătuiește foaia fiind egal cu 2.0.10-4 ºC-1, cât va fi variația zonei acestei plăci?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1.500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Șablon: Scrisoare B
Rezoluţie:
Pentru a găsi aria finală a tablei, vom folosi următoarea formulă de expansiune a suprafeței:
Vom insera, în formulă, datele care au fost furnizate în exercițiu:
Conform datelor furnizate de exercițiu, suprafața finală a acestei foi metalice va fi de 0,505 m², deci alternativa corectă este litera B.
Intrebarea 2) Un material dat are un coeficient de expansiune liniară de 1,5.10-5 ° C-1, coeficientul de extindere a suprafeței acestui același material este:
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
Șablon: Scrisoare Ç
Rezoluţie:
Pentru a rezolva acest exercițiu, amintiți-vă că două corpuri cu simetrii diferite, dar făcute din aceeași substanță pură, păstrați următoarea relație între coeficienții lor de expansiune termică:
Prin urmare, alternativa corectă este scrisoarea Ç.
Întrebarea 3) Un coeficient de extindere a suprafeței și suprafeței de 0,4 m² egal cu 2,0.10-5 ° C-1 este încălzit de la 20 ° C la 200 ° C. Determinați creșterea procentuală a suprafeței pentru placa respectivă.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Șablon: Scrisoare THE
Rezoluţie:
Să calculăm mai întâi modulul de expansiune suferit de placă folosind formula de expansiune a suprafeței:
Folosind datele furnizate de exercițiu, va trebui să facem următoarele calcule:
În această rezoluție, calculăm mai întâi care a fost dilatarea suferită de placă. Apoi, am făcut raportul dintre aria finală a plăcii, care este suma ariei inițiale cu extinderea plăcii, de aria inițială a plăcii. După înmulțirea valorii obținute cu 100, găsim procentul noii suprafețe în raport cu precedentul: 100,036, adică: suprafața plăcii a crescut cu 0,36%.
De mine. Rafael Helerbrock
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
