Mikä on tilavuuslaatta? (Esimerkkejä)

Se tilavuuslaulatus Se on fyysinen ilmiö, joka merkitsee kehon kolmen ulottuvuuden variaatiota. Useimpien aineiden tilavuus tai mitat kasvavat, kun ne ovat lämmössä; Tämä on ilmiö, joka tunnetaan nimellä Thermal Dilation, mutta on myös aineita, jotka supistuvat lämmitettäessä.

Vaikka tilavuusmuutokset ovat suhteellisen pieniä kiinteille aineille, niillä on suuri tekninen merkitys, lähinnä tilanteissa, joissa halutaan liittyä materiaaleja, jotka laajenevat eri tavalla.

Joidenkin kiinteiden aineiden muoto kärsii vääristymistä kuumennettaessa ja voi laajentua joihinkin suuntiin ja supistumaan toisissa. Kuitenkin, kun tietyssä määrässä ulottuvuuksia on vain laajentumista, tällaiset laajennukset luokitellaan:

• Lineaarinen laajentuminen tapahtuu, kun tietyn ulottuvuuden vaihtelu on vallitseva, kuten kehon leveä tai korkea.
• Pinnallinen dilaatio on se, että jos variaatio on hallitseva kahdessa kolmesta ulottuvuudesta.
• Lopuksi, tilavuuslaajennus merkitsee kehon kolmen ulottuvuuden variaatiota.

[TOC]

Lämpölaatimiseen liittyvät peruskäsitteet

Lämpöenergia

Asia muodostuu atomien kanssa, jotka ovat jatkuvassa liikkeessä, joko liikuttaessa tai värisevää. Kineettinen energia (tai liike), jolla atomit liikkuvat, kutsutaan lämpöenergiaksi, sitä nopeammin ne liikkuvat, sitä suurempi lämpöenergia heillä on.

Lämmitys

Lämpö on lämpöenergia, joka on siirretty kahden tai useamman aineen välillä tai yhdestä aineesta toiseen makroskooppisessa mittakaavassa. Tämä tarkoittaa, että kuuma runko voi antaa osan lämpöenergiastaan ​​ja vaikuttaa siihen lähellä olevaan vartaloon.

Siirretty lämpöenergian määrä riippuu läheisen rungon luonteesta ja ympäristöstä, joka erottaa ne.

Lämpötila

Lämpötilakonsepti on välttämätön lämpövaikutusten tutkimiseksi, kehon lämpötila on sen kyvyn siirtäminen siirtämään lämpöä muihin runkoihin.

Voi palvella sinua: Reaktion entalpia: Määritelmä, lämpökemia, harjoitukset

Kaksi kappaletta keskinäisessä kosketuksessa tai erotettu riittävällä keskiarvolla (lämmönjohdin) ovat samassa lämpötilassa, jos näiden kahden välillä ei ole lämpövirtausta. Samoin runko X on lämpötilassa, joka on suurempi kuin rungon lämpötilassa ja jos lämpö virtaa x a: sta ja.

Mitkä ovat lämmön laajentumisen perusominaisuudet?

Se liittyy selvästi lämpötilan muutokseen korkeamman lämpötilan laajentumisessa. Se riippuu myös materiaalin sisäisestä rakenteesta, lämpömittarissa, elohopean laajeneminen on paljon suurempi kuin sitä sisältävän lasin laajeneminen.

Mikä on lämmön laajentumisen perustava syy?

Lämpötilan nousu merkitsee yksittäisten atomien kineettisen energian lisääntymistä aineessa. Kiinteässä, toisin kuin kaasussa, atomit tai molekyylit ovat tiiviisti toisiaan, mutta niiden kineettinen energia (pienten ja nopeat värähtelyn muodossa) erottuu toisistaan ​​atomiin tai molekyyleihin.

Tämä naapuriatomien välinen ero kasvaa ja johtaa kiinteän koon lisääntymiseen.

Useimpien tavallisten olosuhteiden aineiden kohdalla ei ole etusijalle suuntautuvaa suuntaa, jossa lämmön laajentuminen tapahtuu, ja lämpötilan nousu lisää kiinteän aineen kokoa tietyllä osalla kussakin ulottuvuudessa.

Lineaarinen laajentuminen

Yksinkertaisin esimerkki laajenemisesta on ulottuvuuden laajeneminen (lineaarinen). Kokeellisesti havaitaan, että aineen pituuden ΔL muutos on verrannollinen lämpötilan muutokseen ΔT ja alkupituus LO (kuva 1). Voimme edustaa tätä seuraavasti:

Dl = alodt

missä α on suhteellisuuskerroin, jota kutsu. Jotkut tämän kertoimen arvot on esitetty taulukossa A.

Lineaarinen laajentumiskerroin on korkeampi materiaaleille, joilla on suurempi laajentuminen jokaiselle sen lämpötilasta, joka nousee lämpötilaan.

Voi palvella sinua: Nuori moduuli: Laskenta, sovellukset, esimerkit, harjoitukset

Pinnallinen dilaatio

Kun tasoa otetaan kiinteässä rungossa, niin että tämä taso on se, joka kärsii lämmön laajenemisesta (kuva 2), AA -alueen muutos annetaan:

Da = 2AA0

Jos ΔA on muutos alkuperäisellä alueella AO, T on lämpötilan muutos ja α on lineaarinen laajentumiskerroin.

Tilavuuslaulatus

Kuten aiemmissa tapauksissa, tilavuuden ΔV muutos voidaan arvioida suhteella (kuva 3). Tämä yhtälö kirjoitetaan yleensä seuraavasti:

Dv = bvodt

missä β on tilavuuslaajennuskerroin ja on suunnilleen yhtä suuri kuin 3∝ λ∝ τ∝ ßλ∝ 2 Joidenkin materiaalien tilavuuden laajennuskertoimien arvot on esitetty.

Yleensä aineet laajenevat lämpötilan nousun alla, vesi on tärkein poikkeus tästä säännöstä. Vesi kasvaa, kun sen lämpötila nousee, kun se on yli 4ºC.

Se kuitenkin laajenee myös laskemalla lämpötilaa 4ºC: ssa 0ºC -aikavälillä. Tätä vaikutusta voidaan havaita, kun vesi laitetaan jääkaapin sisälle, vesi laajenee jäätymisen yhteydessä ja jäätä on vaikea erottaa astiasta mainitulla laajennuksella.

Esimerkit

Volumetrisen laajentumisen erot voivat johtaa mielenkiintoisiin vaikutuksiin huoltoasemalla. Esimerkki on bensiinin tippu säiliössä, joka on juuri täytetty kuumana päivänä.

Bensiini jäähdyttää terässäiliön, kun se on vuotanut, ja molemmat, bensiini ja säiliö laajenevat ympäröivän ilman lämpötilan kanssa. Bensiini kuitenkin laajenee paljon nopeammin kuin teräs, ja siten tippu säiliön ulkopuolella tapahtuu.

Se voi palvella sinua: herkkä lämpö: Konsepti, kaavat ja harjoitukset ratkaistu

Ero bensiinin ja sen sisältävän säiliön välillä voi aiheuttaa ongelmia lukemalla polttoaineen tason ilmaisin. Säiliössä jäävän bensiinin (massa) määrä, kun indikaattori saavuttaa tyhjiötasolla, on kesällä paljon alhaisempi kuin talvella.

Bensiinillä on sama tilavuus molemmissa asemissa, kun varoitusvalo kytkeytyy päälle, mutta koska bensiini laajenee kesällä, sillä on alhaisempi massa.

Esimerkiksi voidaan harkita täydellistä teräsbensiinisäiliötä, jonka kapasiteetti on 60 litraa. Jos säiliön ja bensiinin lämpötila on 15ºC, kuinka paljon bensiiniä se vuotaa silloin, kun ne saavuttavat lämpötilan 35ºC?

Säiliö ja bensiini lisääntyvät tilavuuden noususta johtuen, mutta bensiini kasvaa enemmän kuin säiliö. Niin että vuotanut bensiini on ero tilavuusmuutoksissa. Volumetrinen dilataatioyhtälöä voidaan sitten käyttää tilavuusmuutosten laskemiseen:

Lämpötilan nousun vuotama tilavuus on sitten:

Yhdistämällä nämä 3 yhtälöä yhdessä, sinulla on:

Taulukko 2 sai tilavuuslaajennuskertoimen arvot, arvojen korvaaminen:

Vaikka tämä vuotavan bensiinin määrä on suhteellisen merkityksetön verrattuna 60 litran säiliöön, vaikutus on yllättävä, koska bensiini ja teräs laajenevat erittäin nopeasti.

Bibliografia

1. Jen ho cho, taylor r. Kiinteän aineesta ASM International, 1998.
2. H. Ibach, Hans Lüth Solid-State Fysiikka: Johdatus materiaalin tieteen periaatteisiin Springer Science & Business Media, 2003.
3. Halliday D., Resnick r., Krane K. Fysiikka, osa 1. Wiley, 2001.
4. Martin C. Martin, Charles A. Hewett -elementit klassisen fysiikan Elsevier, 2013.
5. Zemansky Mark W. Lämpö- ja termodynamiikka. Toimitus Aguilar, 1979.