Intrați și aflați cele mai bune exemple de expansiune termică și multe altele.
Deci, Dacă doriți să obțineți beneficii din acest post, veți iubi acest post. Acest post include, de asemenea:

• Definiția expansiunii termice
• Exemple de expansiune termică
• Aplicații
• Mult mai mult

Continuați să citiți…

Definiția expansiunii termice

Majoritatea substanțelor solide, lichide și gazoase se dilată la încălzire și se contractă la răcire. Dilatațiile și contracțiile lor termice sunt de obicei mici și nu sunt perceptibile. Cu toate acestea, aceste dilatări și contracții sunt importante în viața noastră de zi cu zi.

Energia cinetică a moleculelor unui obiect depinde de temperatura acestuia. Moleculele unui solid vibrează cu o amplitudine mai mare la o temperatură ridicată decât la temperaturi scăzute. Astfel, la încălzire, amplitudinea de vibrație a atomilor sau moleculelor unui obiect crește. Acestea se împing unele pe altele mai departe pe măsură ce amplitudinea vibrațiilor crește. Dilatarea termică are ca rezultat o creștere a lungimii, lățimii și grosimii unei substanțe.

Să vedem acum videoclipul :

Care este diferența dintre dilatarea termică liniară și dilatarea termică de volum?

Dilatarea termică liniară în cazul solidelor

S-a observat că solidele se dilată la încălzire și că dilatarea lor este aproape uniformă pe o gamă largă de temperaturi. Să considerăm o tijă metalică de lungime L° la o anumită temperatură T°. Fie ca lungimea sa, la încălzirea la o temperatură T, să devină L. Astfel

Creșterea lungimii tijei = ΔL = L – L0

Creșterea temperaturii = ΔT = T – T°

Se constată că modificarea lungimii ΔL a solidului este direct proporțională cu lungimea sa inițială L° și cu modificarea temperaturii Δ T. Adică

ΔL ∝ L0ΔT

ΔL =αL0ΔT …….(1)

L – L0=αL0ΔT

sau L =L0(1+αΔT) …..(2)

Unde α se numește coeficientul de dilatare termică liniară a substanței. Din ecuația (1) obținem

α = ΔL/L°ΔT

Coeficientul de dilatare liniară

Coeficientul de dilatare liniară α al unei substanțe este creșterea fracțiunii de creștere a lungimii la fiecare creștere a temperaturii cu un kelvin.

Vezi și:

: Scări de temperatură

Formula coeficientului de dilatare liniară

Mai jos este dat tabelul de dilatare termică liniară a unor materiale:

Dilatația termică a volumului

Volumul unui solid se modifică, de asemenea, odată cu modificarea temperaturii și se numește dilatație termică de volum sau dilatație termică cubică. Să considerăm un volum inițial al solidului de V°. La încălzirea, solidului la o temperatură T, volumul său devine V, atunci

Schimbarea volumului unui solid ΔV = V – V°

schimbarea temperaturii ΔT = T – T°

Ca și în cazul expansiunii liniare, se constată că schimbarea de volum ΔV este proporțională cu volumul inițial V° și cu schimbarea de temperatură ΔT. Astfel

ΔV ∝ V° ΔT

ΔV=βV° ΔT ……(3)

V – V°=βV° ΔT

V = V°(1 + βΔT)

Unde β este coeficientul de temperatură al dilatării volumului. Din ecuația (3) obținem

β = ΔV/V° Δ

Coeficientul de dilatare a volumului

Coeficientul de dilatare a volumului la temperatură β este variația fracționară a volumului său pentru fiecare kelvin de variație a temperaturii.

Vezi și:

: Energia radiantă

Formula coeficientului de dilatare a volumului

Ceficienții de dilatare liniară și de dilatare a volumului sunt legați prin ecuația:

β = 3 α

Valorile lui β pentru diferite substanțe sunt date în tabel:

Consecințele dilatării termice

De ce se lasă goluri în șinele de cale ferată? Dilatarea solidelor poate deteriora podurile, șinele de cale ferată și drumurile, deoarece acestea sunt supuse în mod constant la schimbări de temperatură. De aceea, în timpul contracției se iau măsuri pentru dilatarea și contracția cu temperatura. De exemplu, șinele de cale ferată se îndoaie într-o zi călduroasă de vară din cauza dilatării dacă nu sunt lăsate spații între secțiuni.

Pontele realizate din grinzi de oțel se dilată și ele în timpul zilei și se contractă în timpul nopții. Ele se vor îndoi dacă capetele lor sunt fixate. Pentru a permite dilatarea termică, grinzile se sprijină pe role în spațiul lăsat pentru dilatare.

Liniile de transmisie aeriene primesc, de asemenea, un anumit grad de curbură pentru a se putea contracta iarna fără a se rupe.

Aplicații ale dilatării termice în viața de zi cu zi

Dilatarea termică este folosită în viața noastră de zi cu zi.

Termometre

În termometre, dilatarea termică este folosită la măsurarea temperaturii.

Îndepărtarea capacelor etanșe

Pentru a deschide capacul unei sticle care este destul de etanșă, se scufundă în ea apă fierbinte timp de un minut sau cam așa ceva. Capacul metalic se dilată și devine liber. Acum ar fi ușor să îl rotiți pentru a-l deschide.

Riviere

Pentru a uni strâns plăcile de oțel, se forțează niturile la roșu prin găurile din plăci. Capătul niturilor fierbinți este apoi bătut cu ciocanul. La răcire, niturile se contractă și aduc plăcile strâns prinse.

Fixarea anvelopelor metalice pe roțile de lemn

Jantele de fier se fixează pe roțile de lemn ale căruțelor. Jantele de fier sunt încălzite. Dilatarea termică le permite să alunece peste roata de lemn. Se toarnă apă pe ele pentru a se răci. Janta se contractă și devine etanșă peste roată.

Fâșie bimetalică

O fâșie bimetalică este formată din două fâșii subțiri din metale diferite, cum ar fi alama și fierul, îmbinate între ele. La încălzirea benzii, alama se dilată mai mult decât fierul. Această expansiune inegală determină îndoirea benzii.

Benziile bimetalice sunt utilizate în diverse scopuri. Termometrele bimetalice sunt folosite pentru măsurarea temperaturii, în special în cuptoare și cuptoare. Benzile bimetalice sunt utilizate în termostate. Un termostat bimetalic este utilizat pentru a controla temperatura bobinei de încălzire a unui fier de călcat electric.

Termostate

Termostatul este un dispozitiv de reglare a căldurii care funcționează pe principiul dilatării termice.
Rămâneți alături de noi pentru a vedea aplicații ale dilatării:

Exemple de dilatare termică

Iată câteva exemple de dilatare termică în viața noastră de zi cu zi.

• Fisuri în drum atunci când drumul se dilată la încălzire.
• Căderi în liniile electrice.
• Fereșele cu ramă metalică au nevoie de distanțiere de cauciuc pentru a evita dilatarea termică.
• Joncțiuni de dilatare (ca îmbinarea a două șine de cale ferată).
• Lungimea barei metalice care se lungește la încălzire.
• Anvelopele explodează în zilele călduroase când sunt umplute cu aer din cauza dilatării termice.

Dilatația termică a lichidelor

Molculele lichidelor sunt libere să se deplaseze în toate direcțiile în interiorul lichidului. La încălzirea unui lichid, amplitudinea medie de vibrație a moleculelor sale crește. Moleculele se împing unele pe altele și au nevoie de mai mult spațiu pe care să-l ocupe. Acest lucru explică expansiunea lichidului la încălzire. Dilatarea termică a lichidelor este mai mare decât cea a solidelor din cauza forțelor slabe dintre moleculele lor. Prin urmare, coeficientul de dilatare în volum al lichidelor este mai mare decât cel al solidelor.

Lichidele nu au o formă proprie definită. Un lichid capătă întotdeauna forma recipientului său în care este turnat. Prin urmare, atunci când un lichid este încălzit, atât lichidul cât și recipientul suferă o modificare a volumului lor. Astfel, există două tipuri de dilatare termică a volumului pentru lichide.

• Dilatarea volumului aparent
• Dilatarea volumului real

Dilatarea anormală a apei

Apa la răcire sub 4 C° începe să se dilate până când ajunge la 0°C. La o răcire ulterioară, volumul său crește brusc, transformându-se în gheață la 0°C. Când gheața este răcită sub 0°C, ea se contractă, adică volumul ei scade ca și în cazul solidelor. Această expansiune neobișnuită a apei se numește expansiunea anormală a apei.

Subiecte înrudite:

• Căldura și temperatura
• Echilibru termic
• Thermometre
• Termodinamică
• Energie internă
• Convecția căldurii

.