De termisk ekspansjon Det er økningen eller variasjonen av forskjellige metriske dimensjoner (som lengde eller volum) som en fysisk kropp eller gjenstand gjennomgår. Denne prosessen skjer på grunn av økningen i temperaturen rundt materialet. Ved lineær utvidelse skjer disse endringene i en enkelt dimensjon.
Koeffisienten til denne utvidelsen kan måles ved å sammenligne størrelsesverdien før og etter prosessen. Noen materialer lider motsatt av termisk ekspansjon; det vil si at det blir "negativt". Dette konseptet foreslår at noen materialer trekker seg sammen når de utsettes for visse temperaturer.
For faste stoffer brukes en lineær ekspansjonskoeffisient for å beskrive deres ekspansjon. På den annen side, for væsker brukes en volumetrisk ekspansjonskoeffisient for å utføre beregningene..
I tilfelle krystalliserte faste stoffer, hvis det er isometrisk, vil ekspansjonen være generell i alle dimensjoner av krystallet. Hvis det ikke er isometrisk, kan det finnes forskjellige ekspansjonskoeffisienter i hele glasset, og det vil endre størrelse når temperaturen endres..
Artikkelindeks
Koeffisienten for termisk ekspansjon (Y) er definert som endringsradius som et materiale passerer gjennom på grunn av endringen i temperaturen. Denne koeffisienten er representert av symbolet α for faste stoffer og β for væsker, og styres av det internasjonale systemet for enheter.
Koeffisientene for termisk ekspansjon varierer når det gjelder fast stoff, væske eller gass. Hver og en har en annen egenart.
Ekspansjonen av et fast stoff kan for eksempel sees i en lengde. Den volumetriske koeffisienten er en av de mest grunnleggende når det gjelder væske, og endringene er merkbare i alle retninger; denne koeffisienten brukes også når man beregner utvidelsen av en gass.
Negativ termisk ekspansjon forekommer i noen materialer som, i stedet for å øke i størrelse med høye temperaturer, trekker seg sammen på grunn av lave temperaturer.
Denne typen termisk ekspansjon sees vanligvis i åpne systemer der det observeres retningsinteraksjoner - som det skjer i tilfelle is - eller i komplekse forbindelser - slik det skjer med noen zeolitter, blant annet Cu2O..
Likeledes har noen undersøkelser vist at negativ termisk utvidelse også forekommer i enkeltkomponentgitter i kompakt form og med en sentral kraftinteraksjon.
Et tydelig eksempel på negativ termisk ekspansjon kan sees når vi tilfører is til et glass vann. I dette tilfellet forårsaker ikke væskens høye temperatur på isen noen økning i størrelse, men snarere er størrelsen på isen redusert..
Når man beregner utvidelsen av et fysisk objekt, må det tas i betraktning at avhengig av temperaturendringen, kan nevnte objekt øke eller trekke seg sammen..
Noen objekter krever ikke en drastisk endring i temperaturen for å endre størrelsen, så det er sannsynlig at verdien som returneres av beregningene er gjennomsnittlig.
Som enhver prosess er termisk ekspansjon delt inn i flere typer som forklarer hvert fenomen hver for seg. Når det gjelder faste stoffer, er typene termisk ekspansjon lineær ekspansjon, volumetrisk ekspansjon og overflateutvidelse.
En enkelt variant dominerer i lineær utvidelse. I dette tilfellet er den eneste enheten som gjennomgår en endring objektets høyde eller bredde.
En enkel måte å beregne denne typen utvidelse på er å sammenligne størrelsesverdien før temperaturendringen med størrelsesverdien etter temperaturendringen..
I tilfelle av volumetrisk ekspansjon, er måten å beregne det på å sammenligne væskevolumet før temperaturendringen med volumet på væsken etter temperaturendringen. Formelen for å beregne den er:
I tilfelle overfladisk utvidelse, observeres en økning i arealet til en kropp eller gjenstand på grunn av en endring i temperaturen ved 1 ° C.
Denne utvidelsen fungerer for faste stoffer. Hvis du også har den lineære koeffisienten, kan du se at størrelsen på objektet blir 2 ganger større. Formelen for å beregne den er:
TILF = A0 [1 + YA (TF - T0)]
I dette uttrykket:
γ = arealutvidelseskoeffisient [° C-1]
TIL0 = Opprinnelig område
TILF = Endelig område
T0 = Starttemperatur.
TF = Endelig temperatur
Forskjellen mellom arealdilatasjon og lineær dilatasjon er at i den første ser du en økning i endringen i objektets område, og i den andre er endringen av en enkelt måleenhet (for eksempel lengden eller bredden på den fysiske gjenstand).
Skinnene som utgjør sporet til et stålbygd tog har en lengde på 1500 m. Hva vil være lengdegrad når temperaturen går fra 24 til 45 ° C?
Data:
Lο (startlengde) = 1500 m
LF (endelig lengde) = ?
Tο (starttemperatur) = 24 ° C
TF (sluttemperatur) = 45 ° C
α (koeffisient for lineær utvidelse tilsvarende stål) = 11 x 10-6 ° C-1
Dataene er erstattet av følgende formel:
Du må imidlertid først vite verdien av temperaturdifferensialet, for å inkludere disse dataene i ligningen. For å oppnå denne differensialen må den høyeste temperaturen trekkes fra den laveste.
At = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C
Når denne informasjonen er kjent, er det mulig å bruke den forrige formelen:
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
På en videregående skole har en glassbutikk et areal på 1,4 m ^ 2, hvis temperaturen er 21 ° C. Hva vil det endelige området være når temperaturen øker 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 vet at alt materiale består av forskjellige subatomære partikler. Ved å endre temperaturen, enten heve eller senke den, begynner disse atomer en bevegelsesprosess som kan endre formen på objektet..
Når temperaturen økes, begynner molekylene å bevege seg raskt på grunn av økningen i kinetisk energi, og derfor vil formen eller volumet på objektet øke..
I tilfelle negative temperaturer skjer det motsatte, i dette tilfellet har objektets volum en tendens til å trekke seg sammen på grunn av lave temperaturer..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.