Поверхневе розширення: формула, експеримент, вправи

Розширеннянеглибокий це назва, дана явищу, в якому існує збільшення площі aтіло спричинене підвищенням температури. Цей тип розширення відбувається в тілах з поверхневою симетрією, таких як плити, стільниці, дошки, плитки тощо.

Дивисьтакож: Калориметрія

Розширення поверхні залежить від коефіцієнт поверхневого розширення. Цей коефіцієнт, одиницею якого є ° С-1, є особливість кожного типу матеріалу, але зберігають пропорційну залежність з коефіцієнтом лінійного розширення:


β - коефіцієнт поверхневого розширення (° С-1)

α - коефіцієнт лінійного розширення (° С-1)

Ми можемо зрозуміти це співвідношення, якщо побачимо, що при розширенні поверхні їх є два розширеннялінійний: один для довжина і ще один для висота тіла. Важливо підкреслити, що показані вище відносини дійсні лише для тіл, утворених чисті речовини і однорідні.

Формула

Перевірте формулу, за якою обчислюється модуль розширення поверхні - зміна площі, яку зазнає якесь тіло при нагріванні.


S
- розширення площі (м²)

s0- початкова площа (м²)

β - коефіцієнт розширення поверхні (° С-1)

ΔT - зміна температури (° C)

На додаток до цього способу, ми можемо розрахувати розширення поверхні іншим способом, щоб ми могли безпосередньо знайти кінцеву площу тіла, перевірити:


s
- кінцева площа (м²)

Теплове розширення

При нагріванні, молекули тіл, як правило, вібрують на більш високих швидкостях, це робить макроскопічні розміри з тіл може бути змінився, хоча і мінімально. Називається явище, при якому тіло при нагріванні змінює розміри розширеннятепловий.

Незважаючи на інтуїтивність, неправда, що всі матеріали розширюються, коли їх температура підвищується, є матеріали, які присутні негативні коефіцієнти розширення (як от вулканізована гума), тобто при нагріванні цих матеріалів їх розміри зменшуються.

Теплове розширення поділяється на три підтипи розширення: лінійний, неглибокий і об'ємні. Ці типи розширення відбуваються разом, однак один із них буде більш значним, ніж інші, відповідно до форми тіла.

Наприклад: через свою форму голка страждає більше розширеннялінійний стосовно інших форм дилатації; металева пластина, в свою чергу, страждає більше розширенняповерхневий, через його формат; рідини та гази, які займають простір їх контейнерів, мають тенденцію до розширення в усіх напрямках і, отже, присутні розширенняоб'ємні.

Дивисьтакож:Що таке ентропія?

Розширення рідин

При нагріванні рідини можуть зазнати об’ємного розширення. Однак, вивчаючи цей тип дилатації, важливо врахувати об'ємне розширення контейнерів де зберігаються рідини.

У цьому сенсі говорять про видиме розширення - різницю між розширенням, яке зазнає рідина та її контейнер. Отримайте доступ до нашої статті та дізнайтеся все про це розширення рідини.

Експериментуйте

Існують експерименти, які можна зробити швидко і легко, щоб візуалізувати явище поверхневого розширення. Ознайомтеся з деякими випадками:

Необхідні матеріали:

  • 1 лоток із пінопласту

  • 1 монета

  • 1 свічка

  • сірники

  • 1 плоскогубці

  • 1 ручка

  • 1 ножиця

Методологія:

Покладіть монету на лоток із пінополістиролу та обведіть її ручкою. Після цього виріжте його. Запаліть свічку і потримайте монету плоскогубцями, розташувавши її трохи вище полум'я свічки (бути у присутності дорослого для проведення такого типу експерименту).

Через кілька хвилин покладіть монету на лоток із пінополістиролу, і ви помітите, що вона зменшилася в розмірі після розплавлення пінопласту. Щоб порівняти розміри нагрітих і холодних монет, помістіть отвір, вироблений нагрітою монетою, та шматок пінополістиролу, який вирізали поруч.

  • Ще один цікавий експеримент - мати ободок і металеву кулю з радіусом трохи більшим за обід. При кімнатній температурі куля не зможе пройти через ободок, однак, коли ми обігріваємо ободок, його внутрішня площа збільшується за рахунок теплового розширення і сфера зможе пройти крізь нього:

  • Інша можливість - спробувати відкрити горщик, до якого прикріплена кришка, нагріваючи його, розширюючи його площу:

розв’язані вправи

Питання 1) Прямокутний металевий лист площею 0,05 м² має температуру 25 ° C, коли він нагрівається сонячним світлом, поки його температура не досягне 75 ° C. Коефіцієнт поверхневого розширення матеріалу, з якого складається лист, дорівнює 2.0.10-4 ºC-1, наскільки буде змінюватися площа цієї плити?

а) 0,0575 м²

б) 0,0505 м²

в) 1500 м²

г) 0,750 м²

д) 0,550 м²

Зворотній зв'язок: Лист B

Дозвіл:

Щоб знайти кінцеву площу листового металу, ми будемо використовувати наступну формулу розширення поверхні:

У формулу ми будемо вставляти дані, які були надані у вправі:

Згідно з даними вправи, кінцева площа цього металевого листа становитиме 0,505 м², тому правильною альтернативою є буква B.

Питання 2) Даний матеріал має коефіцієнт лінійного розширення 1,5.10-5 ° С-1, коефіцієнт поверхневого розширення цього самого матеріалу становить:

а) 0,50,10-5 ° С-1

б) 0,75,10-5 ° С-1

в) 3.0.10-5 ° С-1

г) 4.50.10-5 ° С-1

д) 0,40,10-5 ° С-1

Зворотній зв'язок: Лист Ç

Дозвіл:

Щоб вирішити цю вправу, просто пам’ятайте, що два тіла з різною симетрією, але виготовлені однієї і тієї ж чистої речовини дотримуйтесь наступного співвідношення між їх коефіцієнтами теплового розширення:

Тому правильною альтернативою є буква Ç.

Питання 3) Дошка 0,4 м² і коефіцієнт розширення поверхні дорівнює 2,0.10-5 ° С-1 нагрівається від 20 ° C до 200 ° C. Визначте відсоток збільшення площі для цієї пластини.

а) 0,36%

б) 35%

в) 25%

г) 0,25%

д) 5%

Зворотній зв'язок: Лист THE

Дозвіл:

Спершу обчислимо модуль розширення, яке зазнає плита, використовуючи формулу поверхневого розширення:

Використовуючи дані, надані вправою, нам доведеться зробити наступний розрахунок:

У цій резолюції ми спочатку розраховуємо, якою була дилатація, яку зазнав наліт. Далі ми зробили співвідношення між кінцевою площею пластини, яка є сумою початкової площі з розширенням пластини, до початкової площі пластини. Помноживши отримане значення на 100, знаходимо відсоток нової площі по відношенню до попередньої: 100,036, тобто: площа плити збільшилася на 0,36%.
Мені Рафаель Хелерброк

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-superficial.htm

Яку кар'єру мені слід зробити? Перегляньте 5 найкращих варіантів

Виберіть професію для вступу ринок праці це непросте завдання, особливо коли ми молоді і маємо ба...

read more

Високий рахунок за електроенергію? Знайте, що потрібно зробити, щоб зменшити ці витрати

Користувачі негативно сприймають різницю в сумі, що сплачується за енергію як для будинків, так і...

read more

Рецепти для початківців кулінарів: дізнайтеся, що навчитися готувати в першу чергу

Уміти готувати – це а здатність що вимагає багато відданості та практики, оскільки це світ технік...

read more
instagram viewer