Ko se telo poveča temperaturamolekule, ki jo sestavljajo, prejmejo energijo in se vznemirjajo, kar povzroči povečanje dimenzij predmeta. Ta pojav je znan kot toplotno raztezanje. Ko se telo ohladi, se njegova energija zmanjša, prav tako pa tudi molekularno vznemirjenje, kar povzroči zmanjšanje njegovih dimenzij, kar je znano kot krčenje toplotno.
THE toplotno raztezanje lahko razvrstimo na tri načine: linearno, plitvo in volumetrična.
linearna termična dilatacija
ko temperaturne razlike telesa, da spremeni razdaljo med dvema točkama, linearno termično raztezanje, ki je med drugim lahko sprememba dolžine palice, polmera krogle, diagonale kocke ali kvadrata.
Kot primer si oglejte železno palico dolžine L0 z začetno temperaturo Tjaz. Z zvišanjem temperature na Tf , se bo dolžina povečala na L. Poglej sliko:
Diagram, ki prikazuje linearno toplotno raztezanje, ki jo povzroča dvig temperature
Sprememba temperature (ΔT) je razlika med končno in začetno temperaturo:
ΔT = Tf - Tjaz
Linearno termično raztezanje (ΔL), ki ga povzroči ta temperaturna sprememba, je razlika med končno dolžino L in začetno dolžino L
0:Δ L = L - L0
Ta širitev palice je sorazmerna s temperaturnimi nihanji in začetno dolžino palice, zato jo lahko izračunamo tudi z Zakon linearne toplotne dilatacije po formuli:
Δ L = α. L0. Δ T
Imenuje se konstanta sorazmernosti α linearni koeficient toplotnega raztezanja materiala, ki sestavlja palico. Njegova merska enota je vzajemna stopinja Celzija, ki jo predstavlja ºC -1. Ta količina ima za vsako vrsto materiala drugačno vrednost, ki predstavlja linearno termično raztezanje za vsako dolžinsko enoto in za vsako enoto temperaturnih sprememb.
Vrednosti koeficienta linearnega toplotnega raztezanja nekaterih snovi si oglejte v naslednji tabeli:
Snov |
Koeficient (10-6 ° C -1) |
Svinec |
27 |
Aluminij |
25 |
Srebro |
20 |
Silicij |
2,6 |
Jeklo |
14 |
Zlato |
15 |
Grafični prikaz linearnega toplotnega raztezanja
Linearno toplotno raztezanje lahko dobimo iz grafa dolžine glede na temperaturo:
Graf dolžine glede na temperaturo linearnega toplotnega raztezanja
Kot φ lahko povežemo z zakonom linearnega toplotnega raztezanja, saj:
Δ L = α. L0. Δ T
in
ΔL = α. L0
Δ T
biti pravokotni koeficient ki predstavlja spremembo dolžine s temperaturo, je podana z:
tg φ = ΔL
Δ T
kmalu:
tg φ = α. L0
Črta ne more skozi točko 0, saj začetna dolžina ne more biti enaka nič.
Eno od posledic linearnega toplotnega raztezanja lahko opazimo pri inženirskih delih, na primer na dilatacijskih spojih (slika v naslovu), ki obstajajo na vlakovnih tirih ali pločnikih. So preprosto majhen prazen prostor, ki je v delih konstrukcije ostal za razširitev, ki jo povzroča temperaturne razlike, na primer v primeru požara ali celo naravne spremembe, ne poškodujejo strukture stavbe. Če teh dilatacijskih spojev ne bi bilo, bi lahko vsak dvig temperature povzročil upogibanje ali lomljenje betona ali okovja.
Mariane Mendes
Diplomiral iz fizike
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
