Când un corp are o creștere în temperatura, moleculele care o alcătuiesc primesc energie și devin agitate, provocând o creștere a dimensiunilor obiectului. Acest fenomen este cunoscut sub numele de dilatarea termică. În mod similar, atunci când un corp este răcit, energia acestuia scade și la fel și agitația moleculară, provocând o reducere a dimensiunilor sale, ceea ce este cunoscut sub numele de contracție termic.
THE dilatarea termică poate fi clasificat în trei moduri: liniar, superficial și volumetric.
dilatarea termică liniară
cand variația temperaturii a unui corp pentru a schimba distanța dintre două puncte, dilatare termică liniară, care poate fi o variație a lungimii unei bare, a razei unei sfere, a diagonalei unui cub sau a unui pătrat, printre altele.
De exemplu, luați în considerare o bară de fier cu lungimea L0 cu temperatura inițială Teu. Prin creșterea temperaturii la Tf , lungimea va fi mărită la L. Uitate la imagine:
Diagrama care prezintă expansiunea termică liniară cauzată de creșterea temperaturii
Variația temperaturii (ΔT) este diferența dintre temperatura finală și cea inițială:
ΔT = Tf - Teu
Expansiunea termică liniară (ΔL) produsă de această variație de temperatură este diferența dintre lungimea finală L și lungimea inițială L0:
Δ L = L - L0
Această expansiune suferită de bară este proporțională cu variația temperaturii și lungimea inițială a barei, deci poate fi calculată și cu Legea dilatației termice liniare după formula:
Δ L = α. L0. Δ T
Constanta de proporționalitate α se numește coeficient de dilatare termică liniară a materialului care alcătuiește bara. Unitatea sa de măsură este gradul Celsius reciproc, fiind reprezentată de ° C -1. Această cantitate presupune o valoare diferită pentru fiecare tip de material, reprezentând dilatarea termică liniară pentru fiecare unitate de lungime și pentru fiecare unitate de variație a temperaturii.
Vezi tabelul următor pentru valorile coeficientului de dilatare termică liniară a unor substanțe:
Substanţă |
Coeficient (10-6 ° C -1) |
Conduce |
27 |
Aluminiu |
25 |
Argint |
20 |
Siliciu |
2,6 |
Oţel |
14 |
Aur |
15 |
Reprezentarea grafică a dilatării termice liniare
Putem obține dilatare termică liniară dintr-un grafic al lungimii față de temperatură:
Graficul lungimii versus temperatura expansiunii termice liniare
Putem lega unghiul φ de Legea expansiunii termice liniare, deoarece:
Δ L = α. L0. Δ T
și
ΔL = α. L0
Δ T
fiind cea coeficient unghiular de linie dreaptă care reprezintă variația lungimii cu temperatura, este dată de:
tg φ = ΔL
Δ T
curând:
tg φ = α. L0
Linia nu poate trece prin punctul 0, deoarece lungimea inițială nu poate fi egală cu zero.
Una dintre consecințele dilatării termice liniare poate fi văzută în lucrările de inginerie, de exemplu, rosturile de dilatare (figura din titlu) care există pe șinele de tren sau pe trotuare. Ele sunt pur și simplu un mic spațiu gol rămas în părți ale construcției pentru extinderea cauzată de variațiile de temperatură, cum ar fi în cazul unui incendiu sau chiar variații naturale, nu afectează structura clădiri. Dacă aceste îmbinări de dilatare nu ar exista, orice creștere a temperaturii ar putea determina betonul sau feroneria să se îndoaie sau să se rupă.
De Mariane Mendes
Absolvent în fizică
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
