ти течности може патити термално ширење, као и чврсте материје, када се загревају. До ширења течности долази када њихова температура повећава, тако да су његови молекули узбурканији. Да бисмо утврдили ширење запремине течности, морамо знати њену коефицијент волуметријског ширења, али и ширење које је претрпело контејнер која садржи ову течност.
Зове се ширење које трпе течности запреминско ширење. У овој врсти дилатације све димензије тела или течност, попут течности и гасова, трпе значајна повећања као одговор на пораст температуре. Ова појава настаје због топлотног мешања молекула тела: што је температура виша, већа је амплитуда мешања тих молекула који почињу да се крећу у већем простору.
Гледајтакође: Основни концепти хидростатике
Формула волуметријског ширења
Запреминско ширење које претрпи течност можемо израчунати помоћу следеће формуле:
ΔВ - варијација запремине (м³)
В.0- почетна запремина (м³)
γ - коефицијент запреминског ширења (° Ц-1)
ΔТ - варијација температуре (° Ц)
Формула приказана горе може се користити за израчунавање повећања запремине (
ΔВ) течности због промене температуре (ΔТ). Уз неке алгебарске манипулације, могуће је написати исту формулу као горе у формату који нам омогућава да директно израчунамо коначну запремину течности након загревања, погледајте:
В. - коначна запремина течности
Имајте на уму да је у обе формуле неопходно знати колики је константа γ, познат као коефицијент волуметријског ширења. Ова величина, измерена у ºЦ-1(Чита: 1 на степени Целзијуса), даје нам колико је велико ширење неке супстанце, за сваких 1 ° Ц промене њене температуре.
Коефицијент волуметријског ширења
Коефицијент волуметријског ширења је а физичка особина која мери колика је промена запремине тела за дату промену његове температуре. Ова величина није константна и њена вредност се може сматрати константном само за неке температурне опсеге. Погледајте неке типичне вредности коефицијената ширења неких супстанци у течном стању, на температури од 20 ° Ц:
Супстанца |
Коефицијент волуметријског ширења (° Ц-1) |
Вода |
1,3.10-4 |
Меркур |
1,8.10-4 |
Етил алкохол |
11,2.10-4 |
Ацетон |
14,9.10-4 |
Глицерин |
4,9.10-4 |
Као што је горе речено, коефицијент волуметријског ширења има зависност са температура, то јест, ваш модул може да флуктуира током загревања или хлађења. Због тога за прорачун користимо коефицијенте експанзије који су унутар температурних опсега, где графикон В к Т има формат линеарно. Гледати:
Између температура Т.1 и т2, коефицијент ширења је константан.
Привидно ширење течности
Привидно ширење течности одређује се запремином течности која је преливен ако је посуда потпуно пуна ове течности загрејан. Међутим, ако контејнер доживи варијацију запремине једнаку запреминској варијацији коју претрпи течност, ниједна течност не сме да се прелива.
Количина течности преливена на слици одговара привидном ширењу.
Формуле очигледног ширења
Да бисмо израчунали запремину течности која прелива из боце, морамо користити формулу привидне дилатације, имајте на уму:
ΔВап - привидна дилатација (м³)
В.0 — почетна запремина течности (м³)
γап - привидни коефицијент волуметријског ширења (° Ц-1)
ΔТ - варијација температуре (° Ц)
У горњој формули, ΔВап одговара запремини течности која се прелила, док γап је привидни коефицијент ширења. Да бисмо знали како израчунати привидни коефицијент ширења, морамо узети у обзир ширење које претрпи тиквица (ΔВФ) која је садржала течност. Да бисмо то урадили, користићемо следећу формулу:
ΔВФ - проширење боце (м³)
В.0- почетна запремина боце (м³)
γФ - коефицијент волуметријског ширења боце (° Ц-1)
ΔТ - варијација температуре (° Ц)
У претходном изразу, γФ односи се на коефицијент волуметријског ширења посуде у којој се налази течност, и ΔВФ мери какво је било ширење те боце. Дакле, стварно ширење које трпи течност (ΔВР.) може се израчунати као збир очигледне дилатације са дилатацијом бочице, напомена:
ΔВР.- стварна дилатација течности
ΔВап - привидно ширење течности
ΔВР. - стварно ширење бочице
После неких алгебарских манипулација представљеним формулама, могуће је доћи до следећег резултата:
γ - стварни коефицијент ширења течности (° Ц-1)
γФ - коефицијент волуметријског ширења боце (° Ц-1)
γап - привидни коефицијент волуметријског ширења (° Ц-1)
Горњи однос показује да се стварни коефицијент експанзије течности може наћи помоћу сума између привидни коефицијенти ширења то је коефицијент ширења боце.
аномално ширење воде
Вода има а аномално понашање у погледу топлотног ширења између температура од 0 ° Ц и 4 ° Ц, разумејте: загревање воде од 0 ° Ц до 4 ° Ц, ваше запремина се смањује, уместо да се повећава. Из тог разлога, у течном стању, густина воде има ваше највишу вредност за температуру од Ночьу 14 ° Ц. Графикони у наставку помажу да се разуме понашање густине и запремине воде у зависности од њене температуре, имајте на уму:
На температури од 4 ° Ц, густина воде је највећа.
Као резултат таквог понашања, безалкохолна пића или флаше воде пуцају ако се предуго оставе у замрзивачу. Када вода достигне температуру од Ночьу 14 ° Ц, њену запремину минимално заузима течна вода, ако се хлађење настави, количина воде ће се повећати уместо да се смањи. кад вода стигне Ночьу 0 ° Ц, запремина воде ће се знатно повећати, док ће њена посуда смањити сопствена мерења, узрокујући то пауза.
Боце напуњене водом које иду у замрзивач могу да пукну када досегну 0 ° Ц.
Следећа последица овог аномалног понашања воде је нема смрзавања дна реке у веома хладним крајевима. Када се температура воде приближи 0 ºЦ, њена густина опада, а затим хладна вода расте због узгон. Како се успиње, хладна вода се леди, формирајући слој леда над рекама. као што је лед добро топлотни изолатор, дно река остаје на приближно 4 ° Ц, јер је на овој температури његова густина максимална и тежи да остане на дну река.
Разлог за аномално понашање воде има молекуларно порекло: између 0 ° Ц и 4 ° Ц, електрична привлачност између молекули воде превазилазе термичку агитацију, због постојања водоничних веза присутних између молекула воде. Вода.
Гледајтакође: Како долази до аномалног ширења воде?
решене вежбе
1) Одредите коефицијент волуметријског ширења дела течности од 1 м³ који се загрева са 0,05 м³ при загревању са 25 ° Ц на 225 ° Ц.
Резолуција:
Израчунајмо коефицијент ширења предметне течности користећи формулу волуметријског ширења:
Примењујући податке дате изјавом на претходну формулу, извршићемо следећи прорачун:
2) Стаклена тиквица, чији је коефицијент волуметријског ширења 27,10-6 ° Ц-1, има топлотни капацитет од 1000 мл, на температури од 20 ºЦ, и потпуно је напуњен непознатом течношћу. Када загревамо сет на 120 ºЦ, 50 мл течности прелива се из посуде. Одредити привидне коефицијенте ширења; стварни коефицијент ширења течности; и ширење које је претрпела стаклена бочица.
Резолуција:
Израчунајмо привидни коефицијент ширења, за то ћемо користити следећу формулу:
Користећи податке о вежбама, урадићемо следећи прорачун:
Затим ћемо израчунати стварни коефицијент експанзије течности. Да бисмо то урадили, морамо израчунати какву је дилатацију претрпела стаклена боца:
Замењујући податке дане у изјави о вежби, морамо решити следећи прорачун:
Горњим прорачуном утврдили смо која је експанзија претрпела стаклену бочицу. Дакле, да бисте пронашли стварно ширење течности, само додајте запремину привидне дилатације запремини дилатације боце:
Резултати добијени у горенаведеном одговору показују да је течност унутар бочице претрпела стварно ширење од 52,7 мл. На крају, израчунајмо стварни коефицијент експанзије течности:
Користећи горњу формулу, израчунавамо стварни коефицијент ширења воде једнак:
Према томе, коефицијент топлотног ширења ове течности је 5.27.10-4 ° Ц-1.
Ја Рафаел Хелерброцк
Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-liquidos.htm