Det varmeudvidelse Det er stigningen eller variationen af forskellige metriske dimensioner (såsom længde eller volumen), som en fysisk krop eller genstand gennemgår. Denne proces sker på grund af stigningen i temperaturen omkring materialet. I tilfælde af lineær udvidelse forekommer disse ændringer i en enkelt dimension.
Koefficienten for denne udvidelse kan måles ved at sammenligne størrelsesværdien før og efter processen. Nogle materialer lider det modsatte af termisk ekspansion; det vil sige, det bliver "negativt". Dette koncept foreslår, at nogle materialer trækker sig sammen, når de udsættes for bestemte temperaturer.
For faste stoffer anvendes en lineær ekspansionskoefficient til at beskrive deres ekspansion. På den anden side anvendes der for væsker en volumetrisk ekspansionskoefficient til at udføre beregningerne..
I tilfælde af krystalliserede faste stoffer, hvis det er isometrisk, vil ekspansionen være generel i alle dimensioner af krystallen. Hvis det ikke er isometrisk, kan der findes forskellige ekspansionskoefficienter i hele glasset, og det vil ændre dets størrelse, når temperaturen ændres..
Artikelindeks
Koefficienten for termisk ekspansion (Y) defineres som forandringsradius, gennem hvilken et materiale passerer på grund af ændringen i dets temperatur. Denne koefficient er repræsenteret af symbolet α for faste stoffer og β for væsker og styres af det internationale enhedssystem.
Koefficienterne for termisk ekspansion varierer, når det kommer til fast stof, væske eller gas. Hver enkelt har en anden specificitet.
For eksempel kan udvidelsen af et fast stof ses i en længde. Den volumetriske koefficient er en af de mest basale med hensyn til væsker, og ændringerne er bemærkelsesværdige i alle retninger; denne koefficient anvendes også til beregning af udvidelsen af en gas.
Negativ termisk ekspansion forekommer i nogle materialer, der i stedet for at øges i størrelse med høje temperaturer, trækker sig sammen på grund af lave temperaturer.
Denne type termisk ekspansion ses normalt i åbne systemer, hvor der observeres retningsbestemte interaktioner -som sker i tilfælde af is- eller i komplekse forbindelser -som sker med nogle zeolitter, Cu2O, blandt andre..
Ligeledes har nogle undersøgelser vist, at negativ termisk ekspansion også forekommer i enkeltkomponentgitter i kompakt form og med en central kraftinteraktion.
Et klart eksempel på negativ termisk ekspansion kan ses, når vi tilføjer is til et glas vand. I dette tilfælde forårsager væskens høje temperatur på isen ikke nogen stigning i størrelse, men snarere reduceres isens størrelse..
Ved beregning af udvidelsen af et fysisk objekt skal det tages i betragtning, at objektet afhængigt af temperaturændringen kan stige eller trække sig sammen i størrelse..
Nogle objekter kræver ikke en drastisk temperaturændring for at ændre deres størrelse, så det er sandsynligt, at værdien, der returneres ved beregningerne, er gennemsnitlig.
Som enhver proces er termisk ekspansion opdelt i flere typer, der forklarer hvert fænomen separat. I tilfælde af faste stoffer er typerne af termisk ekspansion lineær ekspansion, volumetrisk ekspansion og overfladeekspansion.
En enkelt variation dominerer i lineær udvidelse. I dette tilfælde er den eneste enhed, der gennemgår en ændring, objektets højde eller bredde.
En nem måde at beregne denne type udvidelse på er ved at sammenligne størrelsesværdien før ændringen i temperatur med størrelsesværdien efter temperaturændringen..
I tilfælde af volumetrisk ekspansion er måden at beregne det på ved at sammenligne væskens volumen inden temperaturændringen med væskens volumen efter temperaturændringen. Formlen til beregning af den er:
I tilfælde af overfladisk udvidelse observeres en stigning i arealet af en krop eller genstand på grund af en ændring i dens temperatur ved 1 ° C.
Denne udvidelse fungerer for faste stoffer. Hvis du også har den lineære koefficient, kan du se, at objektets størrelse bliver 2 gange større. Formlen til beregning af den er:
TILF = A0 [1 + YA (TF - T0)]
I dette udtryk:
γ = arealudvidelseskoefficient [° C-1]
TIL0 = Indledende område
TILF = Endelig område
T0 = Starttemperatur.
TF = Endelig temperatur
Forskellen mellem arealdilatation og lineær dilatation er, at i den første ser du en stigende ændring i objektets areal, og i det andet er ændringen af en enkelt måleenhed (såsom længden eller bredden af fysisk objekt).
Skinnerne, der udgør sporet af et stålbygget tog, har en længde på 1500 m. Hvad vil være længdegraden, når temperaturen går fra 24 til 45 ° C?
Data:
Lο (startlængde) = 1500 m
LF (endelig længde) = ?
Tο (starttemperatur) = 24 ° C
TF (endelig temperatur) = 45 ° C
α (koefficient for lineær ekspansion svarende til stål) = 11 x 10-6 ° C-1
Data er erstattet af følgende formel:
Du skal dog først kende værdien af temperaturforskellen for at inkludere disse data i ligningen. For at opnå denne forskel skal den højeste temperatur trækkes fra den laveste.
At = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C
Når denne information er kendt, er det muligt at bruge den foregående formel:
Lf = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10-6 ° C-1)
Lf = 1500 m (1 + 2,31 x 10-4)
Lf = 1500 m (1.000231)
Lf = 1500,3465 m
I en gymnasium har en glasforretning et areal på 1,4 m ^ 2, hvis temperaturen er 21 ° C. Hvad vil det endelige område være, når temperaturen stiger til 35 ° C?
Af = A0 [1 + (Tf - T0)]
Af = 1,4 mto [1] 204,4 x 10-6]
Af = 1,4 mto . 1.0002044
Af = 1.40028616 mto
Alle ved, at alt materiale består af forskellige subatomære partikler. Ved at ændre temperaturen, enten hæve eller sænke den, begynder disse atomer en proces med bevægelse, der kan ændre objektets form..
Når temperaturen hæves, begynder molekylerne at bevæge sig hurtigt på grund af stigningen i kinetisk energi, og derfor vil objektets form eller volumen øges..
I tilfælde af negative temperaturer sker det modsatte, i dette tilfælde har objektets volumen tendens til at trække sig sammen på grund af lave temperaturer..
Endnu ingen kommentarer