Lämpölaajeneminen kiinteiden aineiden ja nesteiden

Tiedetään, että alle lämmön vaikutuksesta hiukkasten vauhdittaa satunnaista liikettä. Jos lämmittää kaasulla, molekyylit muodostavat se vain lentää poispäin toisistaan. Lämmitetty neste on ensimmäinen määrän kasvun, ja sitten alkaa haihtua. Ja mitä tapahtuu kiinteitä aineita? Ei jokainen heistä voi muuttaa olomuodon.

Lämpölaajeneminen: Määritelmä

Lämpölaajeneminen - muutoksen koon ja muodon kehon lämpötilan muutoksia. Matemaattisesti voidaan laskea tilavuuden lämpölaajenemiskerroin, jolloin ennustamaan kaasujen ja nesteiden muuttuvissa ulkoisiin olosuhteisiin. Saada samat tulokset kiinteitä aineita, on tarpeen ottaa huomioon kertoimen lineaarisen venymisen. Fyysikot ovat tunnistaneet koko jakson tällaista tutkimusta ja kutsui sitä dilatometrian.

Insinöörit ja arkkitehdit tarvitsevat tietoa käyttäytymisestä eri materiaalien korkeissa ja alhaisissa lämpötiloissa rakennusten suunnittelussa, Teiden ja putket.

laajentaminen kaasujen

Lämpölaajeneminen liittyy laajeneminen kaasujen tilan tilavuus. Se totesi luonnontieteilijöiden-filosofit muinoin, vaan rakentaa matemaattisia laskelmia tapahtua vain modernin fysiikan.

Ensinnäkin tutkijat kiinnostunut laajentamisen ilman, sillä se näytti heille mahdolliseksi toteuttaa. Ne ovat niin innokkaasti otti tapauksen, joka sai varsin ristiriitaisia tuloksia. Luonnollisesti tämä ratkaisu ei täytä tiedeyhteisö. Mittaustarkkuuden riippui siitä, mitä käytettiin lämpömittari, paine, ja monet muut ehdot. Jotkut fyysikot ovat jopa alkaneet uskoa, että laajentuminen kaasujen ei riipu lämpötila muuttuu. Vai tämä riippuvuus ei ole täydellinen ...

Työ Dalton ja Gay-Lussac

Fyysikot ovat edelleen kiinni itse käheä tai hylänneet mittausta, ellei Dzhon Dalton. Hän ja toinen fyysikko Gay-Lussac, samalla toisistaan riippumatta pystyivät saamaan samat mittaustulokset.

Lussac yritti löytää syy tällaisen suuren määrän erilaisia tuloksia ja totesi, että eräät välineet aikaan kokemus oli vettä. Luonnollisesti, kuumennuksen aikana muuttuu höyryksi ja muuttaa määrä ja koostumus koekaasun. Siksi ensimmäinen asia, joka teki tutkija - on kuivattava huolellisesti kaikki työkalut, joita käytettiin kokeeseen, ja sulkea pois edes pieni prosentuaalinen kosteus Testikaasun. Ensimmäisten kokemusten olivat suuremmat kun kaikki nämä manipulointia.

Dalton käsitellyt tätä asiaa pidempään kuin hänen kollegansa ja julkaisi tulokset aivan alussa XIX vuosisadalla. Se kuivattiin ilmassa höyryjä rikkihappoa ja sitten lämmittämällä sitä. Kun sarja kokeita, Johannes tuli siihen tulokseen, että kaikki kaasut ja höyryt laajennetaan kertoimella 0,376. Lussac Saimme numero 0375. Tämä johtui virallisen tutkimuksen.

Vesihöyryn paine

Lämpölaajeneminen kaasujen riippuu niiden joustavuus, eli kyky palata alkuperäiseen tilavuuteen. Ensimmäinen tutkia asiaa oli Ziegler keskellä kahdeksastoista-luvulla. Mutta tulokset hänen kokeiluja ovat liian erilaisia. Luotettavampia lukuja oli Dzheyms Uatt, jota käytetään korkeassa lämpötilassa kattilan Papin, ja matalan - barometri.

Lopussa XVIII vuosisadalla Ranskan fyysikko Pronyn yrittänyt saada yhdellä kaavalla, joka kuvaisi elastisuus kaasu, mutta se osoittautui outoa hankala ja vaikea käyttää. Dalton päätti empiirisesti tarkistaa kaikki laskelmat käyttäen juoksuttaa barometri. Huolimatta siitä, että lämpötila kaikissa kokeissa oli sama, tulokset olivat hyvin tarkkoja. Niinpä hän julkaisi ne muodossa pöydän fysiikan oppikirjassa.

Teoria haihtuminen

Lämpölaajeneminen kaasujen (kuten fyysinen teoria) on tehty useita muutoksia. Tutkijat ovat yrittäneet päästä ydinprosessit, jotka tuottavat höyryä. Tässäkin olemme voineet saada kuuluisa fyysikko Dalton. Arvellaan, että mikä tahansa kaasu tila on kyllästetty höyryjen riippumatta siitä, onko läsnä säiliön (sisällä) mikä tahansa muu kaasu tai höyry. Siksi voimme päätellä, että neste ei haihdu vain koskettaa ulkoilmaa.

sarakkeessa ilmanpaine nesteen pinta lisää tilaa atomien välillä, repiminen ne erilleen ja haihduttamalla, eli se edistää höyryn muodostumisen. Mutta molekyylin pari jatkaa toimintaansa painovoimaa, niin tutkijoiden mielestä, että ilmakehän paine ei vaikuta nesteiden haihtuminen.

laajentaminen nesteiden

Lämpölaajeneminen nesteet tutkitaan rinnakkain laajentamiseen kaasuja. Tieteellinen tutkimus, joka harjoittaa samaa tutkijat. Voit tehdä tämän, he käyttävät lämpömittarilla aerometry, astioiden ja muita työkaluja.

Kaikissa kokeissa yhdessä ja erikseen kumosi teorian Dalton että tasainen neste laajenee suhteessa neliön lämpötila, jossa ne kuumennetaan. Tietenkin, mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi määrä nestettä, mutta suora yhteys ei ollut niiden välillä. Ja kasvuvauhti kaikkien nesteiden oli erilainen.

Lämpölaajeneminen vesi, esimerkiksi, alkaa nolla astetta ja ulottuu lämpötilan laskiessa. Aiemmin nämä kokeelliset tulokset, jotka liittyvät siihen, että itse vesi ei laajene, ja säiliö on kartiomainen, jossa se sijaitsee. Mutta jonkin ajan kuluttua, fyysikko Deluca vielä tullut siihen tulokseen, että syy olisi pyrittävä nesteeseen. Hän päätti etsiä lämpötila sen suurimman tiheyden. Kuitenkaan hän ei onnistunut, koska laiminlyödä joitakin yksityiskohtia. Rumfort, joka on tutkinut tätä ilmiötä, havaittiin, että suurin veden tiheys havaitaan alueella 4-5 astetta.

Lämpölaajeneminen elinten

Kiinteissä, tärkein mekanismi on muuttaa amplitudi laajeneminen kidehilan. Yksinkertaisesti sanoen, atomit, jotka muodostavat materiaalin ja on jäykästi kytketty niiden väliin, alkaa "ravistaa".

Laki lämpölaajeneminen elinten määritellään seuraavasti: mikä tahansa elin, jossa on lineaarinen mitta L lämmitys prosessin dT (delta T - ero alkulämpötila ja lopullinen) laajennettu määrä dl (delta L - on johdannainen lineaarinen lämpölaajenemiskerroin esineen pituuden ja ero lämpötila). Tämä on yksinkertaisin versio lain, jossa oletusarvona otetaan huomioon, että laitos on laajentunut kaikkiin suuntiin kerralla. Mutta käytännön työssä käytetään paljon hankalampi laskelmia, koska todellisuudessa materiaalit eivät käyttäydy kuten simuloitu fysiikka ja matematiikka.

Lämpölaajeneminen kiskon

Munivia radan on aina houkutellut fyysikot insinöörejä, koska ne voivat laskea kuinka paljon etäisyyden tulisi olla välillä nivelet kiskot lämmitykseen tai jäähdytykseen polkua ei epämuodostunut.

Kuten jo edellä mainittiin, lämmön lineaarinen laajeneminen sovelletaan kaikki kiinteät aineet. Ja kiskot ollut poikkeus. Mutta on yksi yksityiskohta. Luiska vapaasti esiintyy, jos keho ei vaikuta kitkavoiman. Kiskot on kiinnitetty ratapölkkyihin ja kiskot hitsataan viereisiin, joten lain, joka kuvaa pituuden muutos, mahdollistaa että esteet muodossa käynnissä, ja pusku vastus.

Jos kisko voi muuttaa sen pituutta, jossa on lämpötilan muutos se lisää termistä stressiä, joka voi joko venyttää tai pakata se. Tätä ilmiötä kuvataan Hooken lakia.