การขยายตัวของพื้นผิวของของแข็ง การขยายผิวเผิน

ในการศึกษาทางอุณหพลศาสตร์ เราพบว่าการขยายตัวทางความร้อนเป็นเพียงการเพิ่มขนาดของร่างกายเมื่อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น เราสามารถพูดได้ว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นกับวัสดุเกือบทั้งหมดในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ จากการขยายเชิงเส้น ซึ่งเราสามารถคำนวณการเพิ่มขนาดของวัตถุในมิติเดียว เราจะมาดูวิธีการคำนวณ การขยายพื้นผิวนั่นคือการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวเมื่อร่างกายได้รับความร้อน

การขยายพื้นผิวของของแข็ง

ลองพิจารณาแผ่นโลหะ (รูปด้านบน) ที่มีขนาดที่อุณหภูมิT₀, คือ: กว้าง L₀ และส่วนสูง L₀. ดังนั้น พื้นที่ของคุณคือ: A₀ = หลี่₀². ทีนี้ ถ้าเราทำให้จานนี้ร้อนถึงอุณหภูมิ T มากกว่าอุณหภูมิเริ่มต้น เราจะเห็นว่า เพลทจะขยายตัวโดยมีพื้นที่ (A) มากกว่าพื้นที่ตั้งต้น ดังแสดงในรูป ร้อง

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

จากรูปด้านบน เราจะเห็นว่าแผ่นโลหะหลังจากถูกให้ความร้อนมีขนาดเพิ่มขึ้น กล่าวคือ มีพื้นที่เพิ่มขึ้น เพื่อคำนวณการเพิ่มพื้นที่ (ΔA = A – A₀) เมื่อแผ่นโลหะอยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (ΔT = T – T₀) เราใช้สมการที่คล้ายกับสมการที่ให้การขยายตัวเชิงเส้น ดังนั้นเราจึงมี:

ΔA=A₀ .β .ΔT หรือ A=A₀ (1+ β. ΔT)

ที่ไหน THE₀

คือพื้นที่เริ่มต้นของจาน β คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวของพื้นผิวของแผ่นงานและ ΔT คือค่าความแปรผันของอุณหภูมิของโลหะแผ่น เราต้องจำไว้ β = 2.α. ใน SI หน่วยคือ m², K^-1 และเค สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือ แม้ว่าเคลวินจะเป็นหน่วย SI ที่นำมาใช้ แต่°C ก็เป็นเรื่องธรรมดา^-1 และองศาเซลเซียส

โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

ซิลวา, Domitiano Correa Marques da. "การขยายพื้นผิวของของแข็ง"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial-dos-solidos.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.