Termiskās izplešanās no cietām vielām un šķidrumiem

Ir zināms, ka saskaņā ar darbība siltuma daļiņu paātrināt izlases kustību. Ja jūs siltuma gāzi, molekulas, kas veido tā, tikai lidot attālumā viena no otras. Apsildāmais šķidrums ir pirmais pieaugums apjoma, un tad sāk iztvaikot. Un kas notiks ar cietvielas? Ne katrs no tiem var mainīt savu stāvokli apkopošanu.

Termiskā paplašināšana: definīcija

Termiskā izplešanās - izmaiņas lieluma un formas ķermeņa temperatūras izmaiņām. Matemātiski var aprēķināt skaļuma izplešanās koeficients, kas ļauj prognozēt uzvedību gāzu un šķidrumu ar mainīgajiem ārējiem apstākļiem. Lai iegūtu tādus pašus rezultātus cietām vielām, ir nepieciešams ņemt vērā koeficientu lineārās izplešanās. Fiziķi ir identificējusi veselu sadaļu šāda veida pētījumu un nosauca to dilatometry.

Inženieri un arhitekti ir nepieciešamas zināšanas par dažādu materiālu uzvedību ar augstām un zemām temperatūrām, lai projektējot ēku, bruģējot ceļu un caurules.

paplašināšana gāzu

Termiskās izplešanās ir pievienots paplašināšanai gāzu telpas tilpumu. Tā norādīja, naturālistu-filozofiem seniem laikiem, bet, lai izveidotu matemātiskos aprēķinus notikt tikai mūsdienu fizikā.

Vispirms interesē paplašināšanā gaisā, jo tas šķita viņiem iespējams uzdevums zinātniekiem. Tie ir tik aizgūtnēm paņēma lietu, kas saņēma visai pretrunīgus rezultātus. Protams, šāds iznākums neatbilst zinātniskās aprindas. Mērījumu precizitāte atkarīga no to, kas tika izmantota, termometrs, spiediena, un daudziem citiem apstākļiem. Daži fiziķi pat ticējuši, ka paplašināšanās gāzēm nav atkarīga no temperatūras izmaiņām. Vai šī atkarība nav pilnīgs ...

No Dalton un Gay-Lussac darbs

Fiziķi turpināja apgalvot paši aizsmakusi vai ir atteicies mērījumu, ja ne Dzhon Dalton. Viņš un vēl fiziķis Gay-Lussac, tajā pašā laikā, neatkarīgi viens no otra varēja saņemt tādus pašus mērījumu rezultātus.

Lussac centās atrast cēloni tik lielu skaitu dažādu rezultātiem un norādīja, ka daži instrumenti brīdī pieredzes bija ūdens. Protams, laikā sildīšana tiek pārveidots tvaikā un mainīts no pārbaudāmās gāzes daudzumu un sastāvu. Tāpēc pirmā lieta, kas padarīja zinātnieku - tiek rūpīgi nosusiniet visus instrumentus, kas tika izmantoti eksperimentā, un izslēgt pat minimālu daļu no mitruma testa gāzi. dažas pirmās pieredzes bija vairāk nozīmīgs pēc visiem šiem manipulācijām.

Dalton izskatīja šo jautājumu ilgāk nekā viņa kolēģi, un publicēja rezultātus pašā sākumā XIX gs. Tā žāvēta tvaikus sērskābes un pēc tam karsējot to. Pēc eksperimentu sērija, Jānis nonāca pie secinājuma, ka visas gāzes un tvaika ir paplašināta ar koeficientu 0,376. Lussac Mēs saņēmām vairākus 0,375. Tas bija rezultāts oficiālās izmeklēšanas.

Ūdens tvaika spiediens

Termiskā izplešanās gāzēm ir atkarīga no tās elastība, proti, spēju, lai atgrieztos sākotnējā apjoma. Pirmais, lai izpētītu šo jautājumu, bija Cīglers vidū astoņpadsmitā gadsimta. Bet par viņa eksperimentu rezultāti ir pārāk atšķirīgi. Ticamāka skaitļi bija Dzheyms Uatt, kas tiek izmantota augstas temperatūras katla PAPIN, un zemas - barometru.

Beigās XVIII gadsimta franču fiziķis Prony mēģināja iegūt vienu formulu, kas varētu aprakstīt elastību gāzes, bet izrādījās nepāra apgrūtinoša un grūti izmantot. Dalton nolēma empīriski pārbaudīt visus aprēķinus, izmantojot sifona barometrs. Neskatoties uz to, ka temperatūra visos eksperimentos bija tāds pats, rezultāti bija ļoti precīza. Tad viņš publicēja tos tabulas veidā kādā fizikas mācību grāmatas.

Teoriju iztvaikošanas

Termiskā izplešanās gāzu (piemēram, fiziskā teorija) ir notikušas dažādas pārmaiņas. Zinātnieki ir mēģinājuši nokļūt līdz galvenajiem procesiem, kas ražo tvaiku. Te atkal mēs esam ieguva slaveno fiziķis daltoniem. Tas ir conjectured ka jebkurš gāze telpa ir piesātināts ar tvaiku, neatkarīgi no tā, vai Rezervuārā (iekštelpu) jebkura cita gāzes vai tvaiku. Tāpēc, mēs varam secināt, ka šķidrums netiks iztvaikot tikai nonāk saskarē ar atmosfēras gaisu.

kolonna gaisa spiedienu uz šķidruma virsmas palielina attālumu starp diviem atomiem, asarošanu tos atsevišķi un iztvaicēšanas, t.i., tas veicina veidošanos tvaiku. Bet molekula pāris turpina darboties gravitācijas spēku, lai zinātnieki domāja, ka atmosfēras spiediens neietekmē iztvaikošanu šķidrumu.

izplešanās šķidrumu

Thermal expansion šķidrumi pētīta paralēli ar paplašināšanos gāzēm. Zinātniskā izpēte nodarbojas ar tiem pašiem zinātniekiem. Lai to izdarītu, viņi izmanto termometrs aerometry, sazinoties kuģus un citus instrumentus.

Visi eksperimenti kopā un katrs atsevišķi atspēkoja teoriju Dalton, ka vienota šķidrums paplašina proporcionāli laukumā temperatūra, pie kuras tie ir apsildāmi. Protams, jo augstāka temperatūra, jo lielāks apjoms šķidrumu, bet tieša saistība nebija starp tiem. Un paplašināšanās ātrums visiem šķidrumiem, bija atšķirīgs.

Termiskā izplešanās ūdens, piemēram, sākas nulles grādiem pēc Celsija, un paplašina ar samazinot temperatūru. Iepriekš saistīta šie eksperimentālie rezultāti, ar to, ka ūdens pats par sevi nav paplašināt, un konteiners tiek samazināts, kurā tas atrodas. Bet kādu laiku vēlāk, fiziķis Deluca joprojām nāk pie secinājuma, ka iemesls, jāmeklē šķidrumā. Viņš nolēma, lai atrastu temperatūru maksimālo blīvumu. Tomēr viņš nebija veiksmīga, jo novārtā dažas detaļas. Rumfort, kurš ir studējis šo parādību, konstatēja, ka maksimālais blīvums ūdens novērota robežās no 4 līdz 5 grādiem pēc Celsija.

Termiskā izplešanās iestāžu

Cietvielām, galvenais mehānisms ir mainīt amplitūdu paplašināšanu kristāla režģi. Ar vienkāršiem vārdiem, atomi, kas veido šo materiālu un ir stingri apvienojumā starp tiem, sāk "kratīt".

Likums termiskās izplešanās struktūru formulē šādi: jebkura struktūra ar lineāru dimensija l karsēšanas procesā par dT (delta T - starpība starp sākotnējās temperatūras un gala) paplašināto par summu, kas dL (delta L - ir atvasinājums koeficienta lineārās termiskās izplešanās garumā objekta un starpības temperatūra). Tas ir vienkāršākais likuma versija, kas pēc noklusējuma tiek ņemta vērā, ka ķermenis ir paplašināta visos virzienos vienlaicīgi. Bet praktiskā darbā izmanto daudz vairāk apgrūtinošas aprēķinus, jo patiesībā, materiāli nav uzvesties kā simulāciju fiziku un matemātiku.

Thermal dzezceļu

Par ko dzelzceļa trasi vienmēr ir piesaistījis fiziķu inženieri, jo tās var aprēķināt, tieši cik daudz attālumam jābūt starp locītavu sliedēm pie apkures vai dzesēšanas ceļš netiek deformēta.

Kā jau minēts iepriekš, siltuma lineārās izplešanās, kas piemērojama visām cietām vielām. Un sliedes nebija izņēmums. Bet ir viena detaļa. Rampa brīvi rodas, ja organisms nav skārusi berzes spēku. Šīs sliedes ir fiksēti uz gulšņiem un sliedes tiek piemetinātas blakus, tāpēc likumu, kas apraksta izmaiņas garumā, ļauj pārvarēt šķēršļus veidā darbojas, un butt izturību.

Ja dzelzceļu nevar mainīt savu garumu, ar temperatūras izmaiņām tas palielina termisko stresu, kas var būt vai nu izstiept vai saspiest to. Šis fenomens ir aprakstīts ar Huka likums.