คุณเคยดูรางรถไฟหรือไม่? มีช่องว่างระหว่างรางสองชิ้นที่ต่อเนื่องกัน ในทำนองเดียวกัน สะพานคอนกรีตที่ยาวมากไม่ได้สร้างในบล็อกเดียว ประกอบด้วยบล็อกคอนกรีตหลายบล็อก สร้างขึ้นเคียงข้างกัน ช่องว่างเหล่านี้ถูกทิ้งไว้โดยผู้สร้างเนื่องจากวัสดุส่วนใหญ่ขยายตัวตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
ดังนั้น เมื่อวัสดุ (หรือสาร) ถูกทำให้ร้อน ขนาดของวัสดุก็จะเปลี่ยนไป ในกรณีส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับของแข็ง การแปรผันเหล่านี้สังเกตได้ง่าย แต่เป็นการสังเกต เข้มงวดสามารถระบุปัจจัยที่จะมีอิทธิพลต่อกระบวนการขยายที่ได้รับความเดือดร้อนจาก สาร
เนื่องจากการขยายตัวเกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เราสามารถพูดได้ว่ายิ่งอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่าใด การขยายตัวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น สำหรับอุณหภูมิที่ไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก การขยายความยาวจะเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิปกติ ซึ่งปกติจะมองไม่เห็น
สำหรับการขยายตัวเชิงเส้น เราสามารถระบุได้ว่าชนิดของวัสดุมีอิทธิพลต่อการขยายตัวของสาร ลักษณะของวัสดุนี้สามารถแสดงด้วยตัวเลขที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ได้รับ การทดลองและนั่นแจ้งว่าหน่วยของความยาวของสารขยายตัวเท่าใดเมื่อผ่านการแปรผันของอุณหภูมิ ที่ 1°C
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
ปัจจัยแต่ละประการเหล่านี้อย่างไร (ความแปรผันของอุณหภูมิ ความยาวแท่งเริ่มต้น และวัสดุของ ซึ่งประกอบด้วย) อิทธิพลการขยายตัวสามารถแปลทางคณิตศาสตร์ได้มาก เรียบง่าย ลองดูรูปด้านบนกัน เรามีแท่งโลหะยาว L0 และอุณหภูมิเริ่มต้น T0 ที่ ถูกทำให้ร้อนในช่วงระยะเวลาหนึ่ง มันจะมีความยาวสุดท้าย L และอุณหภูมิสุดท้าย ถึง.
ด้วยวิธีนี้ บาร์จะผ่าน a การขยายเชิงเส้น ΔL ที่สามารถคำนวณได้จากผลต่างระหว่าง L และ L0 เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (ΔT) ที่คำนวณระหว่าง T และ T0 ดังนั้นเราจึงมี:
ΔL=ล0 .α .ΔT หรือ L=L0 (1+ α.ΔT)
ใน SI ความยาวเริ่มต้นของแท่งแสดงเป็นเมตร ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของวัสดุ α ถูกกำหนดเป็น K-1 และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ΔT ถูกกำหนดเป็น K อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติมากกว่าที่จะใช้สัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุใน °C-1 และการแปรผันของอุณหภูมิเป็น°C
โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์
คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:
ซิลวา, Domitiano Correa Marques da. "การขยายตัวเชิงเส้นของของแข็ง"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm. เข้าถึงเมื่อ 28 มิถุนายน 2021.
