Rozšíreniepovrchné je názov daný fenoménu, v ktorom existuje a prírastok v oblasti atelo spôsobené zvýšením teploty. Tento typ rozpínania sa vyskytuje v telách s povrchovou symetriou, ako sú dosky, stolové dosky, dosky, dlaždice atď.
Pozritiež: Kalorimetria
Dilatácia povrchu závisí od koeficient povrchovej rozťažnosti. Tento koeficient, ktorého jednotkou je ° C-1, je vlastnosť každého druhu materiálu, ale zachovajte proporcionálny vzťah s koeficientom lineárnej rozťažnosti:
β - koeficient povrchovej rozťažnosti (° C-1)
α - koeficient lineárnej rozťažnosti (° C-1)
Tento vzťah môžeme pochopiť, ak vidíme, že v povrchovej dilatácii sú dve dilatácielineárny: jeden pre dĺžka a ďalší pre výška tela. Je dôležité si uvedomiť, že vzťah uvedený vyššie je platný iba pre orgány tvorené čisté látky a homogénne.
Vzorec
Skontrolujte vzorec, ktorý sa používa na výpočet modul dilatácie povrchu - variácia oblasti, ktorou trpí niektoré telo pri zahrievaní.
S - dilatácia plochy (m²)
s0- počiatočná plocha (m²)
β - koeficient povrchovej rozťažnosti (° C-1)
ΔT —Zmena teploty (° C)
Okrem tohto spôsobu môžeme vypočítať dilatáciu povrchu iným spôsobom, aby sme mohli priamo nájsť konečnú plochu tela, skontrolovať:
s - konečná plocha (m²)
Tepelná rozťažnosť
Pri zahriatí sa molekuly tiel má tendenciu vibrovať pri vyšších rýchlostiach, čo spôsobuje makroskopické rozmery tiel môže byť zmenil, aj keď minimálne. Fenomén, pri ktorom telo pri zahrievaní mení veľkosť, sa nazýva rozšírenietermálny.
Napriek tomu, že sú intuitívne, nie je pravda, že všetky materiály sa pri zvýšenej teplote rozpínajú, ale existujú aj také materiály, ktoré existujú záporné koeficienty rozťažnosti (ako napr vulkanizovaný kaučuk), to znamená, že keď sa tieto materiály zahrejú, ich rozmery sa zmenšia.
Tepelná rozťažnosť je rozdelená do troch podtypov rozťažnosti: lineárny, povrchné a volumetrický. Tieto typy rozšírenia sa vyskytujú spoločne, avšak jeden z nich bude podľa tvaru tela výraznejší ako ostatné.
Napríklad: kvôli svojmu tvaru ihla viac trpí rozšírenielineárny vo vzťahu k iným formám dilatácie; kovová platňa zase trpí viac rozšíreniepovrchné, kvôli jeho formátu; kvapaliny a plyny, ktoré zaberajú priestor ich nádob, majú tendenciu expandovať do všetkých smerov, a preto sú prítomné rozšírenievolumetrický.
Pozritiež:Čo je to entropia?
Dilatácia tekutín
Kvapaliny môžu pri zahrievaní prechádzať objemovou expanziou. Pri štúdiu tohto typu dilatácie je však dôležité vziať do úvahy: objemová expanzia nádob kde sa skladujú kvapaliny.
V tomto zmysle sa hovorí o zjavnej dilatácii - rozdiele medzi dilatáciou kvapaliny a jej obalu. Vstúpte do nášho článku a dozviete sa všetko o tekutá dilatácia.
Experimentujte
Existujú experimenty, ktoré je možné vykonať rýchlo a ľahko s cieľom vizualizovať fenomén povrchovej dilatácie. Skontrolujte niektoré prípady:
Potrebné materiály:
1 zásobník z polystyrénu
1 minca
1 sviečka
zápasy
1 kliešte
1 pero
1 nožnice
Metodika:
Vložte mincu na zásobník z polystyrénu a ohraničte ju perom. Potom to vystrihnite. Zapáľte sviečku a držte mincu pomocou klieští, umiestnite ju tesne nad plameň sviečky (byť v prítomnosti dospelého, aby vykonal tento typ experimentu).
Po niekoľkých minútach položte mincu na podložku z polystyrénu a všimnete si, že po roztavení polystyrénu sa zmenšila. Ak chcete porovnať veľkosť zahriatej a studenej mince, umiestnite vedľa seba otvor vyrezaný vyhrievanou mincou a kúsok polystyrénu.
Ďalším zaujímavým experimentom je mať okraj a kovovú guľu s polomerom o niečo väčším ako okraj. Pri izbovej teplote nebude môcť guľa prechádzať cez okraj, ale keď okraj zahrejeme, jeho vnútorná plocha sa zväčší v dôsledku tepelnej rozťažnosti a guľa bude môcť cez ňu prejsť:
Ďalšou možnosťou je pokúsiť sa otvoriť hrniec, ktorý má pripevnené veko, tak, že ho zahrejete, čím sa jeho plocha rozšíri:
vyriešené cviky
Otázka 1) Obdĺžnikový kovový plech s veľkosťou 0,05 m² má teplotu 25 ° C, keď je ohrievaný slnečným žiarením, až kým nedosiahne teplotu 75 ° C. Koeficient povrchovej rozťažnosti materiálu, z ktorého sa skladá fólia, sa rovná 2.0.10-4 ºC-1, aké veľké budú variácie v oblasti tejto platne?
a) 0,0575 m²
b) 0,0505 m²
c) 1 500 m²
d) 0,750 m²
e) 0,550 m²
Šablóna: List B
Rozhodnutie:
Na zistenie konečnej oblasti plechu použijeme nasledujúci vzorec povrchovej rozťažnosti:
Do vzorca vložíme údaje, ktoré boli poskytnuté v cvičení:
Podľa údajov poskytnutých cvičením bude konečná plocha tohto plechu 0,505 m², takže správnou alternatívou je písmeno B.
Otázka 2) Daný materiál má koeficient lineárnej rozťažnosti 1,5.10-5 ° C-1, koeficient povrchovej rozťažnosti toho istého materiálu je:
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
Šablóna: List Ç
Rozhodnutie:
Ak chcete vyriešiť toto cvičenie, nezabudnite, že dve telá s rôznou symetriou, ale vyrobené tej istej čistej látky, zachovajte medzi ich koeficientmi tepelnej rozťažnosti nasledujúci vzťah:
Správnou alternatívou je preto písmeno Ç.
Otázka 3) 0,4 m² doska a koeficient povrchovej rozťažnosti rovný 2,0.10-5 ° C-1 sa zahrieva na 20 ° C až 200 ° C. Určte percentuálne zväčšenie plochy pre túto dosku.
a) 0,36%
b) 35%
c) 25%
d) 0,25%
e) 5%
Šablóna: List THE
Rozhodnutie:
Poďme najskôr vypočítať modul rozťažnosti, ktorý doska trpí, pomocou vzorca povrchovej rozťažnosti:
Na základe údajov poskytnutých v cvičení budeme musieť vykonať nasledujúci výpočet:
V tomto rozlíšení najskôr spočítame, akú dilatáciu doska utrpela. Ďalej sme vytvorili pomer medzi konečnou plochou dosky, čo je súčet počiatočnej plochy s rozšírením dosky, o počiatočnú plochu dosky. Po vynásobení získanej hodnoty číslom 100 nájdeme percento novej plochy vo vzťahu k predchádzajúcej: 100,036, to znamená: plocha platne sa zvýšila o 0,36%.
Podľa mňa. Rafael Helerbrock
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm
