Šiluminio plėtimosi kietųjų medžiagų ir skysčių

Yra žinoma, kad dėl šilumos dalelių veiksmų paspartinti savo atsitiktinį judesį. Jei šildyti dujomis, molekulės ją sudarantys, tiesiog skristi toli viena nuo kitos. Šildomas skystis yra pirmasis padidėjimas tūrio, o tada pradeda garuoti. Ir kas nutiks su kietų? Ne kiekvienas iš jų gali pakeisti savo būseną sumavimo.

Šiluminio plėtimosi: Apibrėžimas

Šiluminio plėtimosi - sumažėja dydžio ir formos kūno temperatūros pokyčiai kaita. Matematiškai galima apskaičiuoti tūrį koeficientas, leidžiantis prognozuoti dujų ir skysčių elgesį keičiant išorines sąlygas. Norėdami gauti tuos pačius rezultatus kietų medžiagų, būtina atsižvelgti į iš linijinio plėtimosi koeficientą. Fizikai nustatė visą skyrių šioje mokslinių tyrimų rūšies, ir pavadino jį dilatometry.

Inžinieriai ir architektai reikia žinių apie įvairių medžiagų elgseną esant aukštai ir žemai temperatūrai dėl pastatų projektavimo, grindinio kelius ir vamzdžius.

išplėtimas dujų

Šiluminio plėtimosi lydi plėsti dujų erdvinio tūrio. Jis pažymėjo, gamtininkai-filosofus senovėje, bet statyti matematiniai skaičiavimai atsitikti tik šiuolaikinės fizikos.

Pirmiausia mokslininkai domisi ore plėtrą, nes ji jiems pasirodė įmanomas uždavinys. Jie taip uoliai pradėjo bylą, kuri gavo gana prieštaringus rezultatus. Natūralu, kad toks rezultatas netenkina mokslinę bendruomenę. Matavimo tikslumas priklauso nuo to, ką buvo naudojamas termometras, slėgio, bei daugelio kitų sąlygų. Kai fizikai net ateiti manyti, kad iš dujų plėtimosi nepriklauso nuo temperatūros pokyčių. Ar ši priklausomybė nėra baigtas ...

Iš Dalton ir gėjų-Lussac darbas

Fizikai toliau ginčytis save užkimęs ar atsisakė matavimą, jei ne Dzhon Dalton. Jis ir dar vienas fizikas Gėjų-Lussac, tuo pačiu metu nepriklausomai vienas nuo kito galėjo gauti tuos pačius matavimo rezultatus.

Lussac bandžiau rasti tokio didelio skaičiaus skirtingų rezultatų priežastis ir pažymėjo, kad kai kuriems iš patirties laiką instrumentai buvo vanduo. Natūraliai, per šildymo yra transformuojamas į garų ir pakeistas kiekį ir sudėtį bandomųjų dujų. Todėl pirmas dalykas, kad padarė mokslininkas - kruopščiai nusausinkite visus įrankius, kurie buvo naudojami eksperimentui, ir atmesti net minimalų procentą drėgmės bandymo dujų. Pirmieji keli patirtis buvo didesnis po visų šių manipuliacijų.

Daltono nagrinėjo šį klausimą ilgesnį nei jo kolegos ir paskelbė pačioje pradžioje XIX amžiuje rezultatus. Ji džiovinami ore garai sieros rūgštimi ir jį kaitinant. Po eksperimentų serija, Jonas priėjo prie išvados, kad visi dujos ir garai, padidėjo nuo 0.376 faktorius. Lussac Mes turime skaičių 0,375. Tai buvo oficiali tyrimo rezultatas.

Vandens garų slėgis

Šiluminio plėtimosi dujų priklauso nuo jų elastingumas, t.y. galimybės sugrįžti į pradinio tūrio. Pirmasis ištirti šį klausimą buvo Ziegler į XVIII amžiaus viduryje. Bet jo eksperimentų rezultatai yra pernelyg skirtingi. Daugiau patikimi skaičiai buvo Dzheyms Uatt, kuris naudojamas aukštos temperatūros katilo Papin, ir mažo - barometras.

Tuo XVIII amžiaus prancūzų fizikas pabaigoje Prony bandė išvesti vieną formulę, kad būtų apibūdinti dujų elastingumą, bet paaiškėjo nelyginis sudėtinga ir sunku naudoti. Daltono nusprendė empiriškai patikrinti visus skaičiavimus, naudojant sifoną barometras. Nepaisant to, kad visų eksperimentų temperatūra buvo tas pats, rezultatai buvo labai tiksli. Taigi jis išleido juos į lentelę forma fizikos vadovėlio.

Garavimo teorija

Šiluminio plėtimosi dujų (kaip antai, fizinės teorijos) išdžiovinta įvairius pasikeitimus. Mokslininkai bandė patekti į pagrindinius procesus, kurie gamina garą. Čia vėl, beveik pasiekė įvartį, mes garsus fizikas daltonų. Ji yra hipotezė, kad bet koks dujų erdvė yra prisotintas garų nepriklausomai nuo to, ar esančių rezervuare (uždaras) bet kurios kitos dujų arba garų. Todėl galime daryti išvadą, kad skystis nebus išgaruoti tik susiliečia su atmosferos oru.

stulpelis oro slėgio dėl skysčio paviršiaus padidina tarp atomų erdvę, ašarojimas juos vienas nuo kito ir garinimo, t.y. ji skatina garų išsidėstymą. Bet molekulė pora ir toliau veikti gravitacijos jėgą, todėl mokslininkai manė, kad atmosferos slėgis neturi įtakos skysčių garavimas.

išplėtimas skysčių

Šiluminio plėtimosi skysčiai tiriami lygiagrečiai su dujų plėtimosi. Moksliniai tyrimai užsiima tų pačių mokslininkų. Norėdami tai padaryti, jie naudoja termometru aerometry, bendrauti laivus ir kitas priemones.

Visi eksperimentai kartu ir atskirai paneigė Dalton teoriją, kad vienodas skysčio plečia proporcingai nuo temperatūros, kurioje jie yra šildomas aikštėje. Žinoma, didesnė temperatūra, tuo didesnis skysčio kiekis, tačiau tiesioginis ryšys buvo ne tarp jų. Ir plėsti visų skysčių lygis buvo kitoks.

Šiluminio plėtimosi iš vandens, pavyzdžiui, prasideda nulio laipsnių Celsijaus ir tęsiasi mažėjant temperatūrai. Anksčiau šie eksperimentiniai rezultatai, susijęs su tuo, kad pats vanduo nėra išplėsti, ir konteineris yra smailas, kurioje jis yra. Bet šiek tiek vėliau, fizikas Deluca dar priėjo prie išvados, kad priežastis, turėtų būti siekiama skysčio. Jis nusprendė rasti savo didžiausiam tankiui temperatūrą. Tačiau jis nebuvo sėkmingas, dėl nepriežiūros kai kurias detales. Rumfort, kuris studijavo šį reiškinį, nustatė, kad maksimalus tankis vandenyje stebimas nuo 4 iki 5 laipsnių Celsijaus diapazone.

Šiluminio plėtimosi įstaigoms

Kietų, pagrindinis mechanizmas yra pakeisti plėtimosi kristalinės gardelės amplitudę. Paprastais žodžiais, atomai, kurie sudaro medžiagą ir yra kietai sujungtą su tarp jų, pradėti "kratoma".

Įstatymas šiluminio plėtimosi organų gaminami kaip taip: bet kuris organas su linijiniu dimensija L į šildymo proceso dT (delta T - skirtumą tarp pradinės temperatūros ir galutinis) išplėstą suma dl (delta L - yra iš linijinio šiluminio plėtimosi koeficiento darinys ilgio objekto ir skirtumas temperatūra). Tai paprasčiausias įstatymo redakcija, kuri pagal nutylėjimą atsižvelgiama į tai, kad kūnas yra išplėsta į visas puses vienu metu. Tačiau praktiniame darbe naudojant daug sudėtingų skaičiavimų, nes iš tikrųjų, medžiagos neturi elgtis taip, kaip imituojant fizikos ir matematikos.

Šiluminio plėtimosi bėgio

Dedeklės geležinkelio ruože visada traukė fizikai inžinieriai, nes jie gali apskaičiuoti, kiek tiksliai atstumas turi būti tarp bėgių sąnarių prie šildymo ar aušinimo kelias nėra deformuotas.

Kaip jau minėta, šilumos linijinio plėtimosi taikomą visoms kietoms medžiagoms. Ir bėgiai buvo ne išimtis. Tačiau yra viena detalė. Rampa laisvai atsiranda, jei institucija, neturi įtakos trinties jėga. Bėgiai pritvirtinti prie pabėgių ir bėgių yra privirinta prie greta, todėl įstatymo, kuris apibūdina pokyčius ilgio, leidžia įveikti kliūtis į bėgiojimą forma, ir atsparumas užpakalis.

Jei geležinkelių negalite keisti savo ilgį, su temperatūros kaita didina šiluminę stresą, kuris gali būti arba ruožas arba suspausti. Šis reiškinys apibūdinamas Huko dėsnis.