A hőtágulási 1
Meghatározása és hőtágulási együtthatója képletű
Amikor a hőmérséklet változás változás a szilárd test mérete, amely az úgynevezett hőtágulás. Különbséget lineáris és a térfogati hőtágulási. Ezek a folyamatok jellemzi együtthatók termikus (termikus) expanziós: - átlagos együtthatója a lineáris hőtágulási, az átlagos együtthatója térfogati hőtágulási.
A hőtágulási együttható nevezzük a fizikai mennyiség, amely jellemzi a változás lineáris méretei a szilárd test, amikor változik a hőmérséklet.
Általánosan alkalmazható az átlagos lineáris hőtágulási együtthatója. Ez a jellemző a hőtágulás anyagot.
Ha a kezdeti hossza a test egyenlő - növeli nyúlása testhőmérsékleten, majd alábbi képlet határozza meg:
Hőtágulási együttható jellemző megnyúlás () fordul elő, hogy a növekvő test hőmérsékletét 1K.
A hőmérséklet növelésével növeli a szilárd anyagok. lehet tekinteni, első közelítésben, hogy:
ahol - a kezdeti térfogatnak a test, - változásokat a testhőmérséklet. Ezután a együtthatója térfogati terjeszkedését a test egy fizikai mennyiség, amely jellemzi a térfogatának relatív változása a test (), amely akkor következik be, amikor a melegítést 1 test és a K állandó nyomás. A matematikai definícióját együttható volumenpótlással a képlet:
Hőtágulása Szilárd társított termikus anharmonikus rezgések a alkotó részecskék a kristályrács a test. Ennek eredményeként, az adatok oszcilláció növekvő testhőmérséklet emelkedik, az egyensúly közötti távolság a szomszédos részecskék a test.
Ha megváltoztatja a hangerőt a test van egy változás a sűrűség:
ahol - a kezdeti sűrűsége - a sűrűséget az új hőmérsékletet. Mivel a kifejezés értéke (4) néha írható:
A hőtágulási együttható függ az anyag. Általában, akkor a hőmérséklettől függ. A hőtágulási együttható tartják független a hőmérséklettől egy kis hőmérséklet-tartományban.
Van számos olyan anyagot, amelynek negatív hőtágulási. Így, amikor az ilyen anyagok tömörített hőmérséklet növelésével. Ez általában akkor fordul elő egy keskeny hőmérséklet-tartományban. Minden olyan anyag hőtágulási együtthatója szinte nulla körül egy bizonyos hőmérséklet tartományban.
Expression (3) használata nem csak a szilárd anyag, de folyadékok. Amikor ez tekinthető, hogy a hőtágulási együttható folyadékcsepp változik a hőmérséklet-változás nem jelentősen. Azonban, a számítást a fűtési azt figyelembe.
A kapcsolási hőtágulási együttható
lehet tekinteni, mint egy első közelítésben, az együtthatók a lineáris és a térfogati kiterjedés izotróp test kapcsolódó szerint:
mértékegységek
Az alapvető mértékegysége hőtágulási együtthatók SI egységekben van:
Példák problémák megoldása
Annak érdekében, hogy meghatározzák a térfogat tágulási együtthatója folyadékok olyan eszközt használ, az úgynevezett piknométerek. Ez az üveg izzót egy szűkített nyakú (1. ábra). Mark fel a palack nyakán lévő kapacitás (jellemzően ml). Az itt használt pyknometers?
Kötet hőtágulási együtthatója a következőképpen mérjük. A piknométer van töltve vizsgálati folyadékot a kiválasztott címke. A lombikot melegítjük, a megjegyezve a változás a szinten az anyag. Ezekben az ismert értékek, mint a kezdeti térfogatnak a piknométer, a csatorna keresztmetszeti területe a lombik nyakát, a hőmérséklet-változás határozza részesedése a kezdeti folyadék térfogatát, amely belépett a nyak piknométer, amikor melegítjük 1 K Ebben az esetben, figyelembe, hogy a tágulási együtthatója a folyadék nagyobb a kapott érték, mivel nem volt fűtés és bővítése, és a borítékot. Következésképpen, hogy kiszámolja a fluidum tágulási együtthatója tágulási együtthatója az lombikba anyag (általában üveg). Azt kell mondani, hogy mivel a együtthatója térfogati expanziója az üveg lényegesen kisebb, mint a folyékony, a közelítő kiszámítása ablak tágulási együtthatója elhanyagolható.
Mik a jellemzői a tágulási víz? Mi a jelentősége ennek a jelenségnek?
Víz, ellentétben a legtöbb más folyadékok, kiterjeszti csak fűtésre, ha a hőmérséklet meghaladja a 4 ° C hőmérséklet tartományban a víz mennyisége csökken a hőmérséklet növekedésével. A friss víz egy maximális sűrűsége. A maximális sűrűsége tengervíz érhető el, ha. Növekedés nyomás csökkenti a hőmérsékletet a maximális sűrűsége a víz.
Mivel közel 80% -át a bolygónk felszínét borítja víz, különösen a bővítés annak jelentős szerepet játszott környezet megteremtésében a Földön. Nap sugarai alá a víz felszínén, úgy melegítjük. Ha a hőmérséklet alacsonyabb 1-2 o C, majd a felmelegített víz rétegek nagyobb sűrűségű, mint a hideg, és csökkentette le. Így azok helyet foglalja el hidegebb rétegeket, ami viszont fűtött. Tehát van egy állandó változása a vizes réteget, és ez vezet a fűtés a vízoszlop, amíg a maximális sűrűsége. További hőmérséklet-növekedés vezet az a tény, hogy a felső réteg a víz csökkenti a sűrűségét és továbbra is a tetején.
Így kiderül, hogy egy vastag réteget vízzel melegítjük, a maximális hőmérséklet sűrűségű meglehetősen gyorsan, és egy további hőmérséklet emelkedés lassú. Ennek eredményeként a mély víztározók földet egy bizonyos mélységben vannak hőmérsékleten körülbelül 2-3 ° C-on A hőmérséklet a felső réteg a víz a melegebb éghajlaton tengerek olyan lesz a hőmérséklete körülbelül 30 ° C felett.