dilatarea termică Este creșterea sau variația diferitelor dimensiuni metrice (cum ar fi lungimea sau volumul) pe care le suferă un corp fizic sau un obiect. Acest proces se întâmplă datorită creșterii temperaturii din jurul materialului. În cazul dilatației liniare, aceste modificări apar într-o singură dimensiune.
Coeficientul acestei expansiuni poate fi măsurat prin compararea valorii magnitudinii înainte și după proces. Unele materiale suferă opusul dilatării termice; adică devine „negativ”. Acest concept propune ca unele materiale să se contracte atunci când sunt expuse la anumite temperaturi.
Pentru solide, se utilizează un coeficient de expansiune liniară pentru a descrie expansiunea lor. Pe de altă parte, pentru lichide se utilizează un coeficient de expansiune volumetrică pentru efectuarea calculelor..
În cazul solidelor cristalizate, dacă este izometrică, expansiunea va fi generală în toate dimensiunile cristalului. Dacă nu este izometric, se pot găsi diferiți coeficienți de expansiune în toată sticla și își va schimba dimensiunea atunci când temperatura se schimbă..
Indice articol
Coeficientul de expansiune termică (Y) este definit ca raza de schimbare prin care a trecut un material datorită modificării temperaturii sale. Acest coeficient este reprezentat de simbolul α pentru solide și β pentru lichide și este ghidat de Sistemul Internațional de Unități.
Coeficienții de expansiune termică variază atunci când vine vorba de solid, lichid sau gaz. Fiecare are o particularitate diferită.
De exemplu, expansiunea unui solid poate fi văzută pe o lungime. Coeficientul volumetric este unul dintre cele mai de bază în ceea ce privește fluidele, iar modificările sunt notabile în toate direcțiile; acest coeficient este utilizat și la calcularea expansiunii unui gaz.
Expansiunea termică negativă are loc în unele materiale care, în loc să crească în dimensiuni cu temperaturi ridicate, se contractă din cauza temperaturilor scăzute.
Acest tip de dilatare termică se observă de obicei în sistemele deschise în care se observă interacțiuni direcționale - cum se întâmplă în cazul gheții - sau în compuși complecși - ca și în cazul unor zeoliți, Cu2O, printre altele..
De asemenea, unele cercetări au arătat că expansiunea termică negativă are loc și în rețelele monocomponente în formă compactă și cu o interacțiune centrală a forței.
Un exemplu clar de expansiune termică negativă poate fi văzut atunci când adăugăm gheață la un pahar cu apă. În acest caz, temperatura ridicată a lichidului pe gheață nu provoacă nicio creștere a dimensiunii, ci mai degrabă dimensiunea gheții este redusă..
La calcularea expansiunii unui obiect fizic, trebuie luat în considerare faptul că, în funcție de schimbarea temperaturii, obiectul menționat poate crește sau se poate contracta în dimensiune..
Unele obiecte nu necesită o schimbare drastică a temperaturii pentru a-și schimba dimensiunea, deci este probabil ca valoarea returnată de calcule să fie medie.
Ca orice proces, expansiunea termică este împărțită în mai multe tipuri care explică fiecare fenomen separat. În cazul solidelor, tipurile de dilatare termică sunt dilatarea liniară, dilatarea volumetrică și dilatarea suprafeței.
O singură variație predomină în dilatarea liniară. În acest caz, singura unitate care suferă o modificare este înălțimea sau lățimea obiectului.
O modalitate ușoară de a calcula acest tip de dilatație este prin compararea valorii magnitudinii înainte de schimbarea temperaturii cu valoarea magnitudinii după schimbarea temperaturii..
În cazul expansiunii volumetrice, modalitatea de calcul este comparând volumul fluidului înainte de schimbarea temperaturii cu volumul fluidului după schimbarea temperaturii. Formula de calcul este:
În cazul dilatației superficiale, se observă o creștere a zonei unui corp sau a unui obiect datorită modificării temperaturii sale la 1 ° C.
Această expansiune funcționează pentru solide. Dacă aveți și coeficientul liniar, puteți vedea că dimensiunea obiectului va fi de 2 ori mai mare. Formula de calcul este:
LAF = A0 [1 + YA (TF - T0)]]
În această expresie:
γ = coeficientul de expansiune a zonei [° C-1]
LA0 = Zona inițială
LAF = Zona finală
T0 = Temperatura inițială.
TF = Temperatura finală
Diferența dintre dilatarea zonei și dilatarea liniară este că în prima vedeți o schimbare crescută în zona obiectului, iar în a doua schimbarea este de o singură unitate de măsură (cum ar fi lungimea sau lățimea obiect).
Șinele care alcătuiesc calea unui tren construit din oțel au o lungime de 1500 m. Care va fi longitudinea când temperatura va merge de la 24 la 45 ° C?
Date:
Lο (lungime inițială) = 1500 m
LF (lungimea finală) = ?
Tο (temperatura inițială) = 24 ° C
TF (temperatura finală) = 45 ° C
α (coeficient de expansiune liniară corespunzător oțelului) = 11 x 10-6 ° C-1
Datele sunt înlocuite cu următoarea formulă:
Cu toate acestea, trebuie să cunoașteți mai întâi valoarea diferențialului de temperatură, pentru a include aceste date în ecuație. Pentru a obține acest diferențial, trebuie scăzută cea mai mare temperatură din cea mai mică.
Δt = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C
Odată cunoscute aceste informații, este posibil să se utilizeze formula anterioară:
Lf = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10-6 ° C-1)
Lf = 1500 m (1 + 2,31 x 10-4)
Lf = 1500 m (1.000231)
Lf = 1500,3465 m
Într-un liceu, un magazin de sticlă are o suprafață de 1,4 m ^ 2, dacă temperatura este de 21 ° C. Care va fi aria sa finală atunci când temperatura crește la 35 ° C?
Af = A0 [1 + (Tf - T0)]
Af = 1,4 mDouă [1] 204,4 x 10-6]
Af = 1,4 mDouă . 1.0002044
Af = 1,40028616 mDouă
Toată lumea știe că tot materialul este alcătuit din diverse particule subatomice. Modificând temperatura, fie ridicându-o, fie coborând-o, acești atomi încep un proces de mișcare care poate modifica forma obiectului..
Când temperatura este crescută, moleculele încep să se miște rapid datorită creșterii energiei cinetice și, prin urmare, forma sau volumul obiectului vor crește..
În cazul temperaturilor negative, se întâmplă opusul, în acest caz volumul obiectului tinde să se contracte din cauza temperaturilor scăzute..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.