Termyske útwreiding fan fêste stoffen en floeistoffen

It is bekend dat ûnder de aksje fan waarmte dieltsjes verhaasten syn samar beweging. As jo verwarmen it gas, de molekulen constituting it, krekt fleane fuort út elkoar. It hjitte floeistof is earst stiging yn de bondel, en dan begjinne te evaporate. En wat der dien wurdt mei de fêste stoffen? Net elk ien fan harren kin feroarje harren steat fan aggregation.

Thermal útwreiding: Definition

Termyske útwreiding - in feroaring yn 'e grutte en foarm fan de lichemstemperatuer feroarings. Wiskundich, men kinne it folume útwreidingsplan koëffisjint, wêrtroch't te foarsizze it gedrach fan gassen en floeistoffen yn feroarjende eksterne omstannichheden. Om deselde resultaten foar fêste stoffen, is it nedich om rekken hâlden mei de koëffisjint fan lineêre útwreiding. Natuerkundigen hawwe identifisearre in hiele seksje foar dit soarte fan ûndersyk en neamde dy dilatometry.

Yngenieurs en arsjitekten nedich kennis oer it gedrach fan ferskate materialen ûnder hege en lege temperatueren foar it ûntwerpen fan gebouwen, tegels wegen en pipen.

útwreiding fan gassen

Termyske útwreiding wurdt begelaat troch útwreiding fan gassen yn de romte folume. It opmurken naturalisten-filosofen yn de âldheid, mar om te bouwen wiskundige berekkenings barre allinnich yn moderne natuerkunde.

Earst fan alle wittenskippers ynteressearre yn de útwreiding fan 'e loft, sa't it like har in helber taak. Se binne dus zealously naam op 'e saak, dy't ûntfongen nochal tsjinstridige resultaten. Fansels, sa'n útkomst net foldwaan de wittenskiplike mienskip. Krektens fan mjitting wie sadwaande ôfhinklik fan wat waard brûkt thermometer, druk, en in protte oare betingsten. Guon natuerkundigen hawwe sels komme te leauwe dat de útwreiding fan de gassen net ôfhinklik fan temperatuer feroaret. Of dit ôfhinklikheid is net folslein ...

It wurk fan Dalton en Gay-Lussac

Natuerkundigen hawwe bleau om te pleitsjen harsels heaze of hawwe verlaten de mjitting, as net Dzhon Dalton. Hy en oare natuerkundige Gay-Lussac, tagelyk ûnôfhinklik fan elkoar wienen by steat om deselde mjitting resultaten.

Lussac waard besocht te finen de oarsaak fan sa'n grut oantal ferskillende resultaten en opmurken wurde dat guon ynstruminten op it momint fan 'e ûnderfining wie it wetter. Fansels, ûnder ferwaarming wurdt omfoarme ta stoom en feroare kwantiteit en gearstalling fan de test gas. Dêrom, it earste ding dat makke it wittenskipper - wurdt yngeand droog alle ark, dat waarden brûkt foar it eksperimint, en regearre út sels in minimale persintaazje fan Feuchtigkeit fan de test gas. de earste pear ûnderfinings wiene mear fan betsjutting nei al dy beynfloedzjen.

Dalton behannele dizze dei langer as syn kollega 's en publisearre de resultaten yn de tige begjin fan de XIX ieu. It lucht dried dampen fan sulfuric acid en dan ferwaarming is. Nei in rige fan eksperiminten, Johannes kaam ta de konklúzje dat alle gassen en stoom wurdt útwreide troch in faktor fan 0,376. Lussac Wy krigen nûmer 0.375. Dit wie it gefolch fan 'e offisjele ûndersyk.

Wetterdamp druk

Termyske útwreiding fan de gassen hinget ôf fan harren elastisiteit, i.e. de mooglikheid om werom te orizjinele folume. De earste te ferkennen de kwestje wie Ziegler yn 'e midden fan' e achttjinde ieu. Mar de resultaten fan syn eksperiminten binne te oars. Mear betrouwbare figueren wie Dzheyms Uatt, dat brûkt wurdt foar hege temperatuer ketel Papin, en foar lege - barometer.

Oan 'e ein fan' e XVIII ieu Frânske natuerkundige Prony besocht te ôfliede ien formule dy't soe beskriuwe it elastisiteit fan gas, mar it die bliken ûneven omslachtich en net maklik te brûken. Dalton besletten om empirically kontrolearjen alle berekkeningen, mei help fan in marley barometer. Nettsjinsteande it feit dat de temperatuer yn alle eksperiminten wie itselde, de resultaten wiene hiel presys. Sa er publisearre se yn 'e foarm fan in tabel yn in natuerkunde tekstboek.

De teory fan de ferdamping

Termyske útwreiding fan gassen (lykas fysike teory) is ûndergien ferskate feroarings. Wittenskippers hawwe besocht te krijen ta de kearn prosessen dy't produsearje stoom. Hjir wer, we hawwe skoard in ferneamde natuerkundige Dalton. It wurdt conjectured dat eltse gas romte wurdt verzadigd mei dampen likefolle oft oanwêzich yn it reservoir (indoor) eltse oare gas of damp. Dêrom kinne wy konkludearje dat de floeistof sil net evaporate krekt komt yn kontakt mei in sfearfol lucht.

kolom fan lucht druk op de floeibere oerflak fergruttet de romte tusken de atomen, skuorre se útinoar en ferdampende, i.e. dat befoarderet de foarming fan stoom. Mar it molekúl pair bliuwt betsjinje de swiertekrêft, sadat wittenskippers tochten dat de atmosfearyske druk hat gjin ynfloed op de ferdamping fan floeistoffen.

útwreiding fan floeistoffen

Termyske útwreiding floeistoffen ûndersocht yn parallel mei de útwreiding fan gassen. Wittenskiplik ûndersyk dwaande mei de deselde wittenskippers. Te dwaan dat, se brûke in thermometer aerometry, kommunikaasje skippen en oare ark.

Alle eksperiminten byinoar en yndividueel wjerleine de teory fan Dalton dat unifoarme floeistof wreidet yn ferhâlding mei it plein fan de temperatoer wêrby't se ferwaarme. Fansels, wat heger de temperatuer, de grutter it folume fan floeistof, mar de direkte relaasje wie net tusken harren. En de snelheid fan skaalfergrutting foar alle Fluids wie oars.

Termyske útwreiding fan it wetter, bygelyks, begjint om nul graden Celsius en rint mei ôfnimmende temperatuer. Eartiids, dizze eksperimintele resultaten ferbûn mei it feit dat wetter sels net útwreidzje, en de kontener wurdt tapered, dêr't it yn leit. Mar in skoft letter, natuerkundige Deluca noch komme ta de konklúzje dat de reden moat socht wurde yn de floeistof. Hy besleat om te finen de temperatuer fan syn maksimale tichtheid. Lykwols, hy hie gjin súkses fanwege fertutearzing komme de details. Rumfort, wa hat studearre dit ferskynsel, fûn dat it maksimum tichtheid fan wetter wurdt waarnommen yn it oanbod fan 4 oant 5 graden Celsius.

Termyske útwreiding fan liven

Yn fêste stoffen, de wichtichste meganisme is te feroarjen de befieming fan útwreiding fan it kristal lattice. Yn ienfâldige wurden, de atomen dy't meiïnoar it materiaal en wurde rigidly keppele tusken harren, begjinne mei "skodzje".

Law of termyske ekspânsje lichems formulearre as folget: ien lichem mei in liniearre diminsje L yn de ferwaarming proses op dT (delta T - it ferskil tusken 'e inisjele temperatuer en finale) útwreide troch in bedrach Dl (delta L - is in ôflate fan it koëffisjint fan lineêre termyske útwreiding yn lingte fan it foarwerp en de ferskil temperatuer). Dit is it simpelste ferzje fan '' e wet, dy't troch de standert wurdt rekken hâlden wurde dat it lichem wurdt útwreide yn alle rjochtingen by ien kear. Mar foar praktysk wurk mei help folle mear omslachtig berekkenings, sûnt yn it echt, de materialen net gedrage as Simulated natuerkunde en wiskunde.

Termyske útwreiding fan it spoar

Foar it lizzen fan it spoar spoar hat altyd oanlutsen natuerkundigen yngenieurs, sûnt se kinne krekt hoefolle ôfstân wêze moat tusken de joints fan de rails foar de ferwaarming of cooling paad is net misfoarme.

Sa't al neamd boppe, de termyske lineêr útwreiding fan tapassing foar alle fêste stoffen. En rails wie gjin útsûndering. Mar der is ien detail. Ramp frij komt oft it lichem wurdt net beynfloede troch de wriuwing krêft. De rails wurde fêst oan de sliepers en rails wurde laske nei oanswettende, dus de wet, dy't beskriuwt de feroaring yn lingte, soarget foar oerwinnen obstakels yn de foarm fan hurdrinne, en butt ferset.

As rail kin net feroarje syn lingte, mei in feroaring yn de temperatuer it fergruttet de termyske stress, dat kin ofwol stretch of compress is. Dit ferskynsel wurdt beskreaun troch Hooke syn wet.