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
