En Leer de beste voorbeelden van thermische Expansie en nog veel meer.
Dus, Als u voordelen van deze post wilt krijgen, zult u van deze post houden. Deze post bevat ook:

• Thermische Uitzetting Definitie
• Thermische Uitzetting Voorbeelden
• Toepassingen
• Veel meer

Lees verder…

Thermische Uitzetting Definitie

De meeste stoffen vaste stoffen, vloeistoffen en gassen zetten uit bij verwarming en krimpen bij afkoeling. Hun thermische uitzetting en inkrimping zijn gewoonlijk klein en niet merkbaar. Toch zijn deze uitzettingen en inkrimpingen belangrijk in ons dagelijks leven.

De kinetische energie van de moleculen van een voorwerp hangt af van zijn temperatuur. De moleculen van een vaste stof trillen bij een hoge temperatuur met een grotere amplitude dan bij een lage temperatuur. Bij verwarming neemt dus de trillingsamplitude van de atomen of moleculen van een voorwerp toe. Zij duwen elkaar verder weg naarmate de amplitude van de trillingen toeneemt. Thermische uitzetting resulteert in een toename van de lengte, breedte en dikte van een stof.

Laten we nu de video bekijken :

Wat is het verschil tussen lineaire thermische uitzetting en volume thermische uitzetting?

Lineaire thermische uitzetting bij vaste stoffen

Wordt waargenomen dat vaste stoffen uitzetten bij verhitting en dat hun uitzetting vrijwel uniform is over een groot temperatuurbereik. Beschouw een metalen staaf met lengte L° bij een bepaalde temperatuur T°. Stel dat de lengte ervan bij verwarming tot een temperatuur T L wordt. Zo

Vergroot de lengte van de staaf = ΔL = L – L0

Vergroot de temperatuur = ΔT = T – T°

Vervonden wordt dat de verandering in lengte ΔL van de vaste stof recht evenredig is met de oorspronkelijke lengte L°, en de verandering in temperatuur Δ T. Dat wil zeggen

ΔL ∝ L0ΔT

ΔL =αL0ΔT …….(1)

L – L0=αL0ΔT

of L =L0(1+αΔT) …..(2)

Waar α de lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt van de stof wordt genoemd. Uit vergelijking (1) volgt

α = ΔL/L°ΔT

Lineaire uitzettingscoëfficiënt

De lineaire uitzettingscoëfficiënt α van een stof is de fractie toename van de lengte per kelvin stijging van de temperatuur.

Zie ook: Temperatuurschalen

formule voor de lineaire uitzettingscoëfficiënt

Hieronder gegeven tabel van lineaire thermische uitzetting van enkele materialen:

Volume thermische uitzetting

Het volume van een vaste stof verandert ook met de verandering in temperatuur en wordt volume thermische uitzetting of kubische thermische uitzetting genoemd. Beschouw een vaste stof met een beginvolume van V°. Bij verwarming van de vaste stof tot een temperatuur T, wordt het volume V, dan

Verandering in volume van een vaste stof ΔV = V – V°

verandering in temperatuur ΔT = T – T°

Net als bij lineaire uitzetting blijkt de verandering in volume ΔV evenredig te zijn met het oorspronkelijke volume V°, en de verandering in temperatuur ΔT. Aldus

ΔV ∝ V° ΔT

ΔV=βV° ΔT ……(3)

V – V°=βV° ΔT

V = V°(1 + βΔT)

Waarbij β de temperatuurcoëfficiënt van volume-expansie is. Uit vergelijking (3) krijgen we

β = ΔV/V° Δ

Volumeexpansiecoëfficiënt

De temperatuurexpansiecoëfficiënt β is de fractionele verandering van het volume per kelvin verandering van de temperatuur.

Zie ook: Stralingsenergie

Volume-uitzettingscoëfficiënt formule

De coëfficiënten van lineaire uitzetting en volume-uitzetting zijn gerelateerd door de vergelijking:

β = 3 α

Waarden van β voor verschillende stoffen zijn gegeven in tabel:

Gevolgen van thermische uitzetting

Waarom blijven er gaten in spoorrails? De uitzetting van vaste stoffen kan schade toebrengen aan bruggen, spoorrails en wegen, omdat deze voortdurend worden blootgesteld aan temperatuurschommelingen. Daarom worden tijdens het krimpen voorzieningen getroffen voor uitzetting en krimp met de temperatuur. Zo knikken spoorrails op een warme zomerdag door uitzetting als er geen spleten tussen de secties worden gelaten.

Goten van stalen liggers zetten overdag ook uit en krimpen ‘s nachts. Zij zullen buigen als hun uiteinden worden vastgezet. Om thermische uitzetting mogelijk te maken rusten de liggers op rollen in de ruimte die voor de uitzetting is gelaten.

Overgaande transmissieleidingen krijgen ook een zekere doorbuiging, zodat ze in de winter kunnen inkrimpen zonder te knappen.

Toepassingen van thermische uitzetting in het dagelijks leven

Thermische uitzetting wordt in ons dagelijks leven gebruikt.

Thermometers

In thermometers wordt thermische uitzetting gebruikt bij temperatuurmetingen.

Verwijderen van dichte deksels

Om de dop van een fles die dicht genoeg zit te openen, dompelt u er een minuut of wat heet water in. De metalen dop zet uit en komt los. Het zou nu gemakkelijk zijn om het te draaien om te openen.

Riveting

Om stalen platen stevig samen te voegen, worden roodgloeiende klinknagels door gaten in de platen geperst. Het uiteinde van de hete klinknagels wordt dan met een hamer bewerkt. Bij afkoeling trekken de klinknagels samen en brengen de platen stevig samen.

Bevestigen van metalen banden op houten wielen

Izeren velgen worden bevestigd op houten wielen van karren. IJzeren velgen worden verhit. Door de thermische uitzetting glijden ze over het houten wiel. Er wordt water over gegoten om af te koelen. De velg krimpt en komt strak over het wiel te zitten.

Bimetaalstrip

Een bimetaalstrip bestaat uit twee dunne strips van verschillende metalen, zoals messing en ijzer, die met elkaar verbonden zijn. Bij verhitting van de band zet messing meer uit dan ijzer. Deze ongelijke uitzetting veroorzaakt het buigen van de strip.

Bimetaalstrips worden voor verschillende doeleinden gebruikt. Bimetaal thermometers worden gebruikt om de temperatuur te meten, vooral in ovens en ovens. Bimetaalstrips worden gebruikt in thermostaten. Een bimetaalthermostaat wordt gebruikt om de temperatuur van de verwarmingsspiraal in een elektrisch strijkijzer te regelen.

Thermostaten

De thermostaat is een warmte-regulerend apparaat dat werkt volgens het principe van thermische expansie.
Blijf bij ons om toepassingen van thermische uitzetting te zien:

Voorbeelden van thermische uitzetting

Hier zijn enkele voorbeelden van thermische uitzetting in ons dagelijks leven.

• Scheuren in de weg wanneer de weg uitzet bij verwarming.
• Zakken in elektriciteitsleidingen.
• Ramen met een metalen frame hebben rubberen afstandhouders nodig om thermische uitzetting te voorkomen.
• Uitzetvoegen (zoals de verbinding van twee spoorrails).
• De lengte van de metalen staaf wordt langer bij verwarming.
• Banden barsten op warme dagen als ze vol lucht zitten door thermische uitzetting.

Thermische uitzetting van vloeistoffen

De moleculen van vloeistoffen zijn vrij om in alle richtingen binnen de vloeistof te bewegen. Als een vloeistof wordt verwarmd, neemt de gemiddelde trillingsamplitude van de moleculen toe. De moleculen duwen elkaar en hebben meer ruimte nodig om in te nemen. Dit verklaart de uitzetting van de vloeistof bij verhitting. De thermische uitzetting in vloeistoffen is groter dan in vaste stoffen door de zwakke krachten tussen hun moleculen. Daarom is de volume-uitzettingscoëfficiënt van vloeistoffen groter dan die van vaste stoffen.

Vloeistoffen hebben geen bepaalde vorm van zichzelf. Een vloeistof neemt altijd de vorm aan van het vat waarin het wordt gegoten. Wanneer een vloeistof wordt verwarmd, ondergaan dus zowel de vloeistof als de houder een verandering in hun volume. Er zijn dus twee soorten thermische volume-uitzetting voor een vloeistof.

• Opzichtbare volume-uitzetting
• Reële volume-uitzetting

Anomale uitzetting van water

Water begint bij afkoeling beneden 4 C° uit te zetten totdat het 0°C bereikt. Bij verdere afkoeling neemt het volume plotseling toe, omdat het bij 0°C in ijs verandert. Wanneer ijs onder 0°C wordt afgekoeld, krimpt het, d.w.z. het volume neemt af zoals bij vaste stoffen. Deze ongewone uitzetting van water wordt de anomale uitzetting van water genoemd.

Onderwerpen:

• Warmte en temperatuur
• Thermisch evenwicht
• Thermometers
• Thermodynamica
• Interne energie
• Convectie van warmte