Проширењетермичка то је физички феномен који настаје услед повишења температуре тела. Када је тело изложено неком извору топлота, твој температура може претрпети варијације, повећавајући узнемиреност молекула који осцилирају око већег простора.
Ова микроскопска варијација вибрације молекула може се опазити на макроскопској скали, као када гвоздена полуга остане нешто већи као резултат загревања.
линеарна дилатација
Проширењелинеарно чврстих тела је физички феномен који се јавља када линеарно обликована тела која су у чврстом стању, попут жица, каблова, игала, шипки, цеви, подлежу температурним променама. За израчунавање величине линеарне дилатације користимо коефицијентудилатацијалинеарно материјала.
Примери линеарног топлотног ширења
Искривљеност колосека због велике топлотне амплитуде током дневних и ноћних циклуса. Због овог ефекта користи се дилатациони спој, мали размак између две узастопне шипке.
Бакрене жице које се користе за пренос електричне струје на половима увек су веће од растојања између полова. Да нису, у хладним данима ови проводници би трпели негативне разлике у дужини и могли би претрпети пукнућа
површно ширење
Проширењеплитко чврстих тела је промена површине тела које је у чврстом стању услед повећања његове температуре. Прорачун површинског ширења чврстог тела зависи од његовог коефицијентудилатацијаплитко.
Примери површинског топлотног ширења
Између плоча од плочица, које се користе у стамбеним подовима и тротоарима, остало је мало слободног простора, коју заузима ињекциона маса, порозни материјал способан да апсорбује део ширења претрпљеног деловима керамика.
Уобичајено је видети механичаре како греју матицу причвршћену на вијак како би је уклонили, јер грејање доводи до ширења матице, олакшавајући њено уклањање.
запреминско ширење
запреминско ширењето је ширење запремине тела повећањем његове температуре. Запреминско ширење израчунава се из коефицијентудилатацијаволуметријски тела.
Примери запреминског термичког ширења
Вијци који се користе у труповима авиона могу се поставити на врло ниске температуре пре навоја. Након навоја, повећање температуре вијка проширује његове димензије, што га чини готово немогућим касније уклонити.
Коефицијент топлотног ширења
Док неки материјали морају претрпети велике температурне варијације да би постали експанзиони приметно, другима треба да температура варира за неколико степени тако да разлике у њиховим димензије.
Позвано је физичко својство које одређује лакоћу или тежину материјала са променом димензија променом температуре коефицијент топлотног ширења.
Повећањем температуре молекули тела почињу да заузимају већи простор.
Гледајтакође: Калориметрија
Сваки материјал има свој коефицијент топлотног ширења, који може бити три различита типа: коефицијент дилатацијалинеарно, плитко и волуметријски. За израчунавање ширења које трпи неко тело користимо само један од ових коефицијената, одређен према облику који тело представља.
Упркос патњи површинске и волуметријске дилатације, издужена тела која имају линеарну симетрију, као нпр каблови и жице, подложни су проширењу у својој дужини много већој од ширења у њиховом подручју или запремину.
Коефицијенти ширења линеарно, плитко и волуметријски означени су грчким словима α, β, и γ, а његова мерна јединица је ºЦ-1.
Ефекат термичког ширења чврстих материја је од велике комерцијалне и технолошке важности. На пример, у грађевинској конструкцији се користе материјали који су често изложени великим, а понекад и оштрим променама температуре. У овом случају, неопходно је знати коефицијенте ширења сваког материјала који се користи у грађевинарству како би се избегла појава пукотина и других структурних недостатака.
Веза између коефицијената експанзије чврстих тела
Тела са различитим симетријама од истог материјала подлежу различитим облицима проширења. На пример, гвоздена шипка пролази кроз линеарно ширење, док се лист истог материјала подвргава површинском ширењу. То је зато што је коефицијент површинског ширења двоструко већи од коефицијента ширења линеарно, док је коефицијент волуметријског ширења три пута већи од коефицијента ширења линеарно. Гледати:
Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)
α – коефицијент линеарног ширења
β – коефицијент површинског ширења
γ – коефицијент волуметријског ширења
Термичка дилатација у мостовима
Ефекти топлотног ширења су посебно важни у конструкцијама које не могу да се деформишу или испуцају своју структуру, попут мостова. Због тога се у овој врсти конструкције користи неколико дилатационих спојева.
На доњој слици приказан је дилатациони мост моста. Гледати:
Дилатационе фуге смањују шансе за пуцање као резултат ширења бетона у мостовима.
Формуле топлотног ширења
Проверите испод формуле коришћене за израчунавање линеарног, површинског и запреминског ширења чврстих тела.
Формула линеарне дилатације
Формула линеарне дилатације може се представити на два начина: један за израчунавање коначне величине тела и други за израчунавање промене дужине претрпљене током дилатације:
Л - коначна дужина
Л0 - почетна дужина
ΔТ - варијација температуре
ΔЛ - варијација дужине
Формула површинске дилатације
Попут формуле линеарног ширења, формула површинског ширења такође се може написати на два различита начина:
с - завршно подручје
с0 - почетно подручје
ΔТ - варијација температуре
С - варијација површине
Формула волуметријског ширења
На крају, имамо изразе који нам омогућавају да израчунамо коначну запремину тела или његову запреминску варијацију:
В. - Финал Волуме
В.0 - почетни волумен
ΔТ - варијација температуре
ΔВ - варијација запремине
Резиме
Када се чврста материја загрева, њени молекули почињу да вибрирају шире, заузимајући више простора. У зависности од коефицијента загревања и ширења материјала, ефекат се може посматрати голим оком.
Коефицијенти површинске и запреминске експанзије истог хомогеног материјала (направљени од једне супстанце) су двоструки и троструки линеарни коефицијент експанзије.
Свако тело се истовремено подвргава све три врсте ширења, међутим, једно од њих је значајније од осталих, јер је привилегованије обликом тела.
Вежбе топлотног ширења
Гвоздена шипка дужине 2,0 м чији је коефицијент линеарног ширења α = 1,2,10-5 ° Ц-1 на собној је температури (25ºЦ). Ово тело је затим изложено извору топлоте, достигавши на крају загревања температуру од 100 ° Ц.
Одредите:
а) проширење које је претрпела шипка.
б) коначна дужина шипке.
в) површински и запремински коефицијенти ширења материјала од којег је направљена ова шипка.
Резолуција
а) Да бисмо израчунали ширење које је претрпела шипка, морамо имати на уму да је њен облик раван, па је ово најважнији облик ширења који је претрпео. Користећи формулу линеарне дилатације, имаћемо:
Према горе наведеном резултату, ова шипка би прошла проширење од 1,8 мм у својој дужини.
б) Коначна дужина шипке може се лако пронаћи, јер већ знамо ширење које је претрпело. Његова коначна дужина ће бити 2.0018 м (2 метра и 1,8 мм)
в) Коефицијенти површинског и запреминског ширења вишеструки су од линеарног коефицијента ширења. Њихове вредности су, 2,4.10-5 ° Ц-1и 3,6.10-5 ° Ц-1.
Ја Рафаел Хелерброцк
Одредити модул коефицијента површинског ширења хомогене челичне греде дужине 5,0 м која, када се загреје на 50 ° Ц, има линеарно ширење 5,10-3 м.
Знајући да чврст и хомоген материјал има константан волуметријски коефицијент ширења једнак 1.2.10-5 ° Ц-1, одредите коефицијент површинског ширења овог материјала и проверите тачну алтернативу:
