Термичка експанзија на цврсти материи и течности

Познато е дека под дејство на топлина честички се забрза нејзиниот случаен движење. Ако топлина на гас, молекули кои го сочинуваат, само летаат далеку едни од други. На загреан течност е прво зголемување во обем, а потоа почнуваат да испарува. И што ќе се случи со цврсти материи? Не секој од нив може да се промени нивната агрегатна состојба.

Термичка експанзија: Дефиниција

Термичка експанзија - промена на големината и обликот промени во температурата на телото. Математички, може да се пресмета коефициентот на волуменот експанзија, дозволувајќи им да се предвиди однесувањето на гасови и течности во менување на надворешните услови. За да се добијат истите резултати за цврсти материи, потребно е да се земат предвид коефициент на линеарна експанзија. Физичарите идентификувани во целиот дел за овој вид на истражување и го нарече dilatometry.

Инженери и архитекти треба знаење за однесувањето на различни материјали под високи и ниски температури за проектирање на градби, асфалтирање патишта и цевки.

проширување на гасови

Термичка експанзија е придружена со проширување на гасови во волумен на просторот. Тој истакна биолозите-филозофи во античките времиња, но да се изгради математички пресметки се случи само во модерната физика.

Прво на сите научници заинтересирани за проширување на воздухот, како што им се чинеше изводлива задача. Тие се толку ревносно дигна случај, кој ја доби сосема контрадикторни резултати. Се разбира, ваквиот исход не ги задоволува на научната заедница. Точноста на мерењето зависи од она што се користи термометар, притисок, и многу други услови. Некои физичари дури и почнаа да веруваат дека проширувањето на гасови не зависи од промените на температурата. Или оваа зависност не е завршена ...

Работата на Далтон и Геј-Лисак

Физичари продолжија да се расправаат рапав или имаат напуштено мерењето, ако не Dzhon Далтон. Тој и уште еден физичар Геј-Лисак, во исто време, независно еден од друг беа во можност да го добиете истиот резултатите од мерењето.

Lussac се обидува да се најде причината за толку голем број на различни резултати и истакна дека некои инструменти во времето на искуство беше водата. Се разбира, за време на загревањето се претвора во пареа и промени количината и составот на тест гас. Затоа, првото нешто што го направија научник - е темелно исушете сите алатки, кои биле користени за експеримент, и ја отфрли можноста дури и минимален процент на влажност на тестот на гас. првите неколку искуства беа позначајни по сите овие манипулации.

Далтон се справи со ова прашање подолго од своите колеги и ги објави резултатите во почетокот на XIX век. Суво пареа на сулфурна киселина воздух, а потоа греење тоа. По серија на експерименти, Јован дојде до заклучок дека сите гасови и пареа е проширен со фактор на 0,376. Lussac Добивме број 0,375. Ова е резултат на официјалната истрага.

притисок на водена пареа

Термичка експанзија на гасовите зависи од нивната еластичност, односно можноста да се врати во неговата оригинална волумен. На прво да се истражуваат на ова прашање е Ziegler во средината на XVIII век. Но, резултатите од неговите експерименти се премногу различни. Повеќе сигурен фигури беше Dzheyms Uatt, кој се користи за висока температура котелот Papin и за ниско - барометар.

На крајот на францускиот физичар XVIII век Prony обид да се изведе една формула која ќе ги опише еластичноста на гас, но се покажа чудни тежок и тешко да го користите. Далтон одлучи емпириски да се провери сите пресметки, со користење на сифон барометар. И покрај фактот дека температурата во сите експерименти беше ист, резултатите беа многу точна. Па така тој ги објавува во форма на табела во физика учебник.

Теоријата на испарување

Термичка експанзија на гасови (како физичка теорија) бил подложен на разни промени. Научниците се обиделе да се дојде до основни процеси кои произведуваат пареа. Тука, повторно, го постигна познатиот физичар Далтон. Се претпостави дека било гас простор е заситен со пареа, без оглед на тоа дали се присутни во резервоар (затворен) секој друг гас или пареа. Затоа, можеме да заклучиме дека течноста не ќе исчезне само доаѓа во контакт со атмосферски воздух.

колона на притисокот на воздухот на течна површина се зголемува просторот помеѓу атомите, да ги распарчување и испарувања, односно тоа што промовира формирањето на пареа. Но молекулата пар продолжува да работи на сила на гравитација, па научниците мислеа дека атмосферскиот притисок не влијае на испарување на течности.

проширување на течности

Термичка експанзија течности истрага паралелно со проширувањето на гасови. Научните истражувања се ангажирани во истата научници. Да го направите ова, тие ги користат термометар aerometry, комуникација садови и други алатки.

Сите експерименти заедно и поединечно побива теоријата на Далтон таа униформа течност проширува во сооднос со квадратот на температурата на која се загрева. Се разбира, повисока температура, толку е поголем волумен на течност, но не беше директна врска меѓу нив. И стапката на експанзија на сите течности беше поинаква.

Термичка експанзија на вода, на пример, започнува на нула степени Целзиусови и се протега со намалување на температурата. Претходно, овие експериментални резултати поврзани со фактот дека водата сама по себе не се прошири, и садот постепено да се намалува, во кој се наоѓа. Но извесно време подоцна, физичар Deluca уште доаѓаат до заклучок дека треба да се бара причината во течноста. Тој одлучи да се најдат на температура од нејзината максимална густина. Сепак, тој не успее поради занемарување некои детали. Rumfort, кој ги проучува овој феномен, покажа дека максимална густина на водата е забележан во опсег од 4 до 5 степени Целзиусови.

Термичка експанзија на телата

Во материи, главниот механизам е за промена на амплитудата на проширување на кристалната решетка. Во едноставни зборови, атомите кои ја сочинуваат материјал и се строго во комбинација меѓу нив, почнуваат да се "тресат".

Законот на термичка експанзија тела формулирани како што следува: секое тело со линеарната димензија L во процесот на греење на dT (делта T - разликата помеѓу почетната температура и завршно) се прошири од страна на износ dL (делта L - е дериват на коефициент на линеарна термичка експанзија во должина на предметот и на разликата температура). Ова е наједноставниот верзија на законот, која стандардно се има предвид дека телото се прошири во сите правци. Но, за практична работа со користење на многу повеќе незгодни пресметки, бидејќи во реалноста, материјалите не се однесуваат како симулирани физиката и математиката.

Термичка експанзија на железнички

За поставување на железничката пруга отсекогаш привлекувале физичари инженери, бидејќи тие може да се пресмета како точно треба да биде многу растојанието помеѓу зглобовите на шини за греење или ладење пат не е деформирано.

Како што веќе споменавме погоре, термичка експанзија на линеарната се применува за сите материи. И шини не беше исклучок. Но, постои еден детал. Рампата слободно се јавува ако телото не е под влијание на сила на триење. Шините се прицврстени за прагови и шини се заварени во непосредна близина, па законот, која ја опишува промената во должина, овозможува надминување на пречките во форма на трчање, и отпорност задник.

Ако железнички не може да се промени неговата должина, со промена во температурата се зголемува термички стрес, кои можат да се водат или да го компресира. Овој феномен е опишан со закон Хук е.