När en kropp har en ökning av temperatur, molekylerna som utgör den tar emot energi och blir upprörda, vilket orsakar en ökning av objektets dimensioner. Detta fenomen är känt som termisk expansion. På samma sätt, när en kropp kyls ned, minskar dess energi och det gör också molekylär omrörning, vilket orsakar en minskning av dess dimensioner, som kallas kontraktion termisk.
DE termisk expansion kan klassificeras på tre sätt: linjär, grund och volymetrisk.
linjär termisk utvidgning
när temperaturvariation av en kropp för att ändra avståndet mellan två punkter, linjär termisk expansion, som kan vara en variation i längden på en stapel, en sfärs radie, diagonalen på en kub eller en fyrkant, bland andra.
Tänk som exempel på en järnstång med längden L0 med initial temperatur Ti. Genom att höja temperaturen till Tf kommer längden att ökas till L. Titta på bilden:
Diagram som visar linjär termisk expansion orsakad av temperaturökning
Temperaturvariationen (ΔT) är skillnaden mellan den slutliga och initiala temperaturen:
AT = Tf - Ti
Den linjära termiska expansionen (AL) som produceras av denna temperaturvariation är skillnaden mellan den slutliga längden L och den initiala längden L0:
A L = L - L0
Denna expansion som baren drabbas av är proportionell mot temperaturvariationen och stapelns ursprungliga längd, så den kan också beräknas med Lagen om linjär termisk utspädning med formeln:
AL = a. L0. A T
Proportionalitetskonstanten α kallas linjär termisk expansionskoefficient av materialet som utgör baren. Dess måttenhet är den ömsesidiga graden Celsius, representerad av ºC -1. Denna mängd antar ett annat värde för varje typ av material, vilket representerar den linjära termiska expansionen för varje längdenhet och för varje enhet av temperaturvariation.
Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)
Se följande tabell för värdena för koefficienten för linjär termisk expansion av vissa ämnen:
Ämne |
Koefficient (10-6 ° C -1) |
Leda |
27 |
Aluminium |
25 |
Silver |
20 |
Kisel |
2,6 |
Stål |
14 |
Guld |
15 |
Grafisk representation av linjär termisk expansion
Vi kan få linjär termisk expansion från ett diagram över längd kontra temperatur:
Diagram över längd kontra temperatur för linjär termisk expansion
Vi kan relatera vinkeln φ till lagen om linjär termisk expansion, eftersom:
AL = a. L0. A T
och
ΔL = α. L0
A T
att vara rät linje vinkelkoefficient som representerar variationen i längd med temperatur, den ges av:
tg φ = ΔL
A T
snart:
tg φ = a. L0
Linjen kan inte passera genom punkt 0, eftersom den ursprungliga längden inte kan vara lika med noll.
En av konsekvenserna av linjär termisk expansion kan ses i verkstadsarbeten, till exempel de expansionsfogar (figur i titeln) som finns på tågspår eller trottoarer. De är helt enkelt ett litet tomt utrymme kvar i delar av konstruktionen för expansionen orsakad av temperaturvariationer, till exempel vid brand eller till och med naturliga variationer, skadar inte strukturen byggnader. Om dessa expansionsfogar inte fanns kan temperaturökningen få betongen eller hårdvaran att böjas eller gå sönder.
Av Mariane Mendes
Examen i fysik
Vill du hänvisa till texten i en skola eller ett akademiskt arbete? Se:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Vad är linjär termisk expansion?"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm. Åtkomst den 28 juni 2021.
