การขยายตัวทางความร้อนของของแข็งและของเหลว การขยายตัวทางความร้อน

ในทางฟิสิกส์เราสามารถพูดได้ว่า การขยายตัวทางความร้อน เป็นการเพิ่มขนาดของร่างกายจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ มันเกิดขึ้นกับวัสดุเกือบทั้งหมด ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ เรากล่าวว่าการขยายตัวของร่างกายเกี่ยวข้องกับการกวนความร้อนของโมเลกุลที่ประกอบเป็น ร่างกาย เพราะเรารู้ว่ายิ่งร่างกายร้อนมากเท่าไร ความปั่นป่วนจากความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โมเลกุล

ยิ่งโมเลกุลในร่างกายสั่น (สั่น) ยิ่งต้องมีพื้นที่ในการสั่นสะเทือนมากขึ้น ดังนั้นการเพิ่มขนาดของร่างกายจึงเกิดจากการเพิ่มขึ้นของช่องว่างระหว่างโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกาย ดังนั้นหากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดการขยายตัวทางความร้อนของร่างกาย อุณหภูมิที่ลดลงจะทำให้ปริมาตรลดลง กล่าวคือ จะทำให้เกิด การหดตัว ของร่างกาย.

ในการศึกษาความร้อน เราพิจารณาการขยายตัวทางความร้อนสามประเภท: a การขยายเชิงเส้นซึ่งเชื่อมโยงกับการเพิ่มขึ้นของความยาวลำตัวเมื่อได้รับความร้อน การขยายพื้นผิวซึ่งเชื่อมโยงกับการเพิ่มความยาวและความกว้างของร่างกาย กล่าวคือ มีการเพิ่มขึ้นในสองมิติ และ การขยายปริมาตรซึ่งเชื่อมโยงกับการเพิ่มขึ้นของร่างกายในสามมิติ กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ร่างกายจะมีความยาว ความกว้าง และความสูงแตกต่างกันไป

มักจะเป็นเรื่องยากที่จะรับรู้ด้วยตาเปล่า (นั่นคือโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ) การขยายความร้อนของร่างกาย ในชีวิตประจำวันของเรา เราต้องเผชิญกับสถานการณ์หลายอย่างซึ่งจำเป็นต้องคำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนด้วย เช่น ราง rail ของรถไฟถูกวางเพื่อให้มีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างพวกเขาเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูป (รูปด้านบน) เมื่อร้อนขึ้น วางบนทางเท้าซีเมนต์ ข้อต่อขยาย ระหว่างแผ่นซีเมนต์เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ฯลฯ

เช่นเดียวกับของแข็ง ของเหลวก็พองตัวตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน แม้ว่าของเหลวจะไม่มีรูปร่างเป็นของตัวเอง (มันใช้รูปร่างของภาชนะที่บรรจุอยู่) เราไม่ได้กำหนด สำหรับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นและพื้นผิว เรากำหนดเฉพาะค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว ปริมาตร

ดังนั้นเพื่อให้เราศึกษาการขยายปริมาตรของของเหลวจึงจำเป็นต้องบรรจุในภาชนะซึ่งจะขยายออกไปด้วย ดังนั้นโดยทั่วไปเราต้องคำนึงถึงการขยายสองส่วนคือ การขยายของเหลว และ การขยายภาชนะ.

โดย Domitiano Marques
จบฟิสิกส์
ทีมโรงเรียนบราซิล

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica.htm