Toplotnega raztezanja trdnih snovi in tekočin

Znano je, da je pod vplivom toplote delcev pospeši njeno naključno gibanje. Če se segreje plin, molekule jo sestavljajo, odletela oddaljena drug od drugega. Segreti tekoči je prvo povečanje v volumnu, in nato začne izhlapi. In kaj se bo zgodilo z trdne snovi? Ni vsak od njih lahko spremenite svoje stanje združevanja.

Termičnega raztezanja: Opredelitev

Toplotna širitev - sprememba v velikosti in obliki telesa temperaturnih sprememb. Matematično, lahko izračunamo ekspanzijski koeficient glasnost, ki omogoča napovedati obnašanje plinov in tekočin pri spreminjanju zunanjih pogojev. Da bi dobili enake rezultate za trdne snovi, je treba upoštevati koeficient linearnega raztezanja. Fiziki so ugotovili cel oddelek za tovrstne raziskave in ga poimenoval dilatometry.

Inženirji in arhitekti potrebujejo znanje o obnašanju različnih materialov v skladu z visokimi in nizkimi temperaturami za oblikovanje objektov, tlakovanje cest in cevi.

ekspanzija plinov

Toplotne razteznosti spremlja širitev plinov v volumna prostora. Ugotovil je, naravoslovci-filozofe v starih časih, ampak za izgradnjo matematičnih izračunov zgodi le v sodobni fiziki.

Najprej znanstveniki, ki jih zanima širitev zraka, kot se je zdelo, da jim izvedljiva naloga. So tako vnemo prevzel zadevo, ki je prejel precej nasprotujoče si rezultate. Seveda, takšen rezultat ne izpolnjuje znanstvene skupnosti. Natančnost merjenja odvisna od tega, kaj je bila uporabljena termometer, tlaka in mnogih drugih pogojev. Nekateri fiziki so celo prišli do verjamejo, da je širitev plinov ni odvisna od temperaturnih sprememb. Ali to odvisnost ni popoln ...

Delo Dalton in Gay-Lussac

Fiziki so še naprej sami trdijo hripav ali pa so opustili meritev, če ne Dzhon Dalton. On in drugi fizik Gay-Lussac, hkrati neodvisno drug od drugega so lahko dobili enake rezultate meritev.

Lussac je poskušal najti vzrok za tako veliko število različnih rezultatov in ugotovil, da je bilo nekaj instrumentov v času izkušnje voda. Seveda je med ogrevanje pretvori v paro in spremenili količino in sestavo testnega plina. Zato je prva stvar, ki je znanstvenik - temeljito posuši vsa orodja, ki so bili uporabljeni za poskus, in izključiti še tako majhen odstotek vlažnosti preskusnega plina. prvih nekaj izkušenj so po vseh teh manipulacijah bolj pomembna.

Dalton ukvarjal s tem vprašanjem, daljšo od svojih kolegov in objavila rezultate v samem začetku XIX. To sušimo na zraku hlapi žveplove kisline in nato segrevanje. Po vrsti poskusov, John je prišel do zaključka, da se vsi plini in pare razširjen s faktorjem 0,376. Lussac Imamo število 0,375. To je bila posledica uradne preiskave.

Tlak vodne pare

Termičnega raztezanja plinov odvisna od njihove elastičnosti, to je sposobnost, da se vrnete na prvotno prostornino. Prvi raziskati vprašanje je Ziegler sredi osemnajstega stoletja. Toda rezultati njegovih poskusov so preveč različni. Več zanesljivih podatkov je Dzheyms Uatt, ki se uporablja za visoko temperaturo kotla Papin ter nizko - barometer.

Na koncu francoski fizik v XVIII stoletja Prony poskušal izpeljati ene same formule, ki bi opisali elastičnost plina, vendar se je izkazalo, čudno nerodno in težko uporabljati. Dalton odločili, da empirično preveriti vse izračune, s pomočjo sifona barometer. Kljub temu, da je bila temperatura v vseh poskusih enaka, so bili rezultati zelo natančen. Torej jih je objavil v obliki tabele v fizike učbenika.

Teorija uparjenjem

Toplotnega raztezanja plinov (kot fizični teorija) doživela različne spremembe. Znanstveniki so poskušali priti do ključnih procesov, ki proizvajajo paro. Tudi v tem primeru smo dosegel slavni fizik Daltonov. To je domnevo, da je katera koli prostor plin nasičen s paro ne glede na to, ali je prisotna v posodi (notranji) katerimkoli drugim plinom ali paro. Zato lahko sklepamo, da tekočina ne izpari le pride v stik z atmosferskim zrakom.

stolpec zračnega pritiska na površino tekočine poveča prostor med atomi, ki jih raztrganje in uparjanja, t.j. da pospešuje tvorbo pare. Toda molekula par še naprej deluje s silo gravitacije, da so znanstveniki mislili, da je zračni tlak ne vpliva na izhlapevanje tekočin.

razširitev tekočin

Toplotne razteznosti tekočine raziskali vzporedno s širitvijo plinov. Znanstvene raziskave, ki se ukvarjajo z istimi znanstveniki. Če želite to narediti, se uporabljajo termometer aerometry, komuniciranje ladje in druga orodja.

Vsi poskusi skupaj in posamično zavrača teorijo Dalton, da enotna tekočina širi sorazmerno s kvadratom temperaturo, pri kateri so se segreje. Seveda, višja je temperatura, večji je volumen tekočine, vendar neposredna povezava ni bilo med njimi. In stopnja raztezanja za vse tekočine je bil drugačen.

Toplotnega raztezanja vode, na primer, se začne pri nič stopinjah Celzija in se razširja z zmanjševanjem temperature. Prej so ti rezultati poskusa povezana z dejstvom, da voda sama ne razširi, in vsebnik je koničast, v katerem se nahaja. Toda nekaj časa kasneje, fizik Deluca še vedno prišli do zaključka, da je treba iskati razlog v tekočini. Odločil se je, da bi našli temperaturo njegove največje gostote. Vendar pa mu to ni uspelo zaradi zanemarjajo nekaj podrobnosti. Rumfort, ki je proučeval ta pojav, je pokazala, da je maksimalna gostota vode opazili v območju od 4 do 5 stopinj Celzija.

Termičnega raztezanja teles

Pri trdnih snoveh, glavni mehanizem za spreminjanje amplitude širitev kristalne rešetke. Pri preprostih besed, atomi, ki sestavljajo materiala in so trdno vezane med njimi, začeli "stresanja".

Pravo termične ekspanzije teles formuliran kot sledi: vsak organ z linearno razsežnost L pri procesu segrevanja na dT (delta T - razlika med začetno temperaturo in končno) z količini dl (delta L ekspandiranega - je derivat koeficienta linearne toplotne razteznosti v dolžino predmeta in razlike temperatura). To je najpreprostejša različica zakona, ki je privzeto upošteva, da je telo razširjen v vseh smereh naenkrat. Ampak za praktično delo z uporabo veliko bolj okorne izračune, saj je v resnici, ne materiali ne obnašajo kot simulacijo fizike in matematike.

Toplotna širitev tirnice

Za polaganje železniško progo že od nekdaj privlači fiziki inženirjev, saj lahko izračunamo, kako natančno je treba veliko razdaljo med sklepih tirnic za ogrevanje ali hlajenje pot se ne deformira.

Kot je bilo že omenjeno zgoraj, je linearna ekspanzija toplotno uporablja za vse trdne snovi. In tirnice bil nobena izjema. Vendar pa obstaja ena podrobnost. Rampa prosto se zgodi, če je telo s silo trenja ne vpliva. Vodila so pritrjene na pragove in tirnice so varjene na meji, tako da je pravo, ki opisuje spremembe v dolžini, omogoča premagovanje ovir v obliki teka, in odpornost riti.

Če železniškega ne more spremeniti dolžino, s spremembo temperature povečuje termično napetost, ki je lahko bodisi raztezajo ali stiskanje. Ta pojav je opisal Hookov zakon.