Termiese uitsetting van vastestowwe en vloeistowwe

Dit is bekend dat onder die optrede van hitte deeltjies versnel sy ewekansige beweging. As jy die gas te verhit, die molekules waaruit dit, net vlieg weg van mekaar. Die verhitte vloeistof is die eerste styging in die volume, en dan begin om te verdamp. En wat sal gebeur met vaste stowwe? Nie elkeen van hulle kan hul toestand van samevoeging verander.

Termiese uitsetting: Definisie

Termiese uitsetting - 'n verandering in die grootte en vorm van die liggaam temperatuur verander. Wiskundig, kan 'n mens die volume uitsettingskoëffisiënt bereken, sodat die gedrag van gasse en vloeistowwe in die verandering van eksterne toestande voorspel. Om dieselfde resultate vir vaste stowwe te kry, is dit nodig om in ag te neem die koëffisiënt van lineêre uitbreiding. Fisici het 'n hele afdeling vir hierdie soort navorsing geïdentifiseer en noem dit dilatometrie.

Ingenieurs en argitekte moet kennis oor die gedrag van verskillende materiale onder hoë en lae temperature vir die ontwerp van geboue, plaveisel paaie en pype.

uitbreiding van gasse

Termiese uitsetting gaan gepaard met die uitbreiding van gasse in die ruimte volume. Dit dui daarop natuur-filosowe in antieke tye, maar om te bou wiskundige berekeninge gebeur net in die moderne fisika.

In die eerste plek wetenskaplikes wat belangstel in die uitbreiding van die lug, want dit het vir hulle 'n haalbare taak. Hulle is so ywerig het die saak, wat nogal teenstrydige resultate ontvang. Natuurlik, het so 'n uitkoms nie voldoen aan die wetenskaplike gemeenskap. Akkuraatheid van meting daarvan afhang wat gebruik termometer, druk, en baie ander voorwaardes. Sommige fisici het selfs kom om te glo dat die uitbreiding van die gasse is nie afhanklik van temperatuur veranderinge. Of hierdie afhanklikheid is nog nie voltooi nie ...

Die werk van Dalton en Gay-Lussac

Fisici het voortgegaan om hulself hees argumenteer of die meting, indien nie laat vaar Dzhon Dalton. Hy en 'n ander fisikus Gay-Lussac, terselfdertyd onafhanklik van mekaar kon dieselfde meting resultate te kry.

Lussac het probeer om die oorsaak van so 'n groot aantal verskillende resultate te kry en het opgemerk dat sommige instrumente ten tyde van die ervaring was die water. Natuurlik, is tydens verhitting omskep in stoom en verander hoeveelheid en samestelling van die toets gas. Daarom is die eerste ding wat die wetenskaplike gemaak - is deeglik droog al die gereedskap wat gebruik is vir die eksperiment, en uitgesluit selfs 'n minimale persentasie van die humiditeit van die toets gas. die eerste paar ervarings was meer betekenisvol na al hierdie manipulasies.

Dalton hanteer hierdie kwessie langer as sy kollegas en die resultate gepubliseer in die begin van die XIX eeu. Dit winddroog dampe van swaelsuur en dan verhit. Na 'n reeks eksperimente, John tot die gevolgtrekking gekom dat al die gasse en stoom is uitgebrei met 'n faktor van 0,376. Lussac Ons het aantal 0375. Dit was die gevolg van die amptelike ondersoek.

Water dampdruk

Termiese uitsetting van die gasse is afhanklik van hul elastisiteit, dit wil sê die vermoë om terug te keer na die oorspronklike volume. Die eerste om die kwessie te ondersoek was Ziegler in die middel van die agtiende eeu. Maar die resultate van sy eksperimente is te verskillend. Meer betroubare syfers was Dzheyms Uatt, wat gebruik word vir hoë temperatuur ketel Papin, en vir 'n lae - barometer.

Aan die einde van die agttiende eeu Franse fisikus poging tot Prony om 'n enkele formule wat die elastisiteit van gas sou beskryf kan aflei, maar dit blyk vreemd omslagtig en moeilik om te gebruik. Dalton het besluit om empiries te verifieer alle berekeninge, met behulp van 'n sifon barometer. Ten spyte van die feit dat die temperatuur in alle eksperimente was dieselfde, die resultate was baie akkuraat. So gepubliseer hy hulle in die vorm van 'n tafel in 'n fisika handboek.

Die teorie van verdamping

Termiese uitsetting van gasse (soos fisiese teorie) het verskeie veranderinge ondergaan. Wetenskaplikes het probeer om die kern prosesse wat stoom te produseer te kry. weer hier, het ons 'n bekende fisikus Dalton behaal. Dit is hypothetisch dat enige gas ruimte versadig met dampe ongeag of teenwoordig is in die reservoir (binnenshuise) enige ander gas of dampe. Daarom kan ons aflei dat die vloeistof sal nie verdamp net in aanraking kom met atmosferiese lug.

kolom van lugdruk op die vloeistof oppervlak verhoog die ruimte tussen die atome, skeur hulle uitmekaar en verdamp, dit wil sê dit bevorder die vorming van stoom. Maar die molekule paar gaan voort om die krag van swaartekrag werk, so wetenskaplikes gedink dat die lugdruk het geen invloed op die verdamping van vloeistowwe.

uitbreiding van vloeistowwe

Termiese uitsetting vloeistowwe ondersoek in parallel met die uitbreiding van gasse. Wetenskaplike navorsing betrokke is in dieselfde wetenskaplikes. Om dit te doen, gebruik hulle 'n termometer aerometry, kommunikasie gereedskap en ander gereedskap.

Alle eksperimente saam en afsonderlik weerlê die teorie van Dalton wat uniform vloeistof brei in verhouding tot die vierkante van die temperatuur waarteen hulle verhit. Natuurlik, hoe hoër die temperatuur, hoe groter is die volume van vloeistof, maar die direkte verhouding was nie tussen hulle. En die tempo van uitbreiding vir alle vloeistowwe was anders.

Termiese uitsetting van die water, byvoorbeeld, begin by nul grade Celsius en strek met dalende temperatuur. Voorheen het hierdie eksperimentele resultate wat verband hou met die feit dat water self nie uit te brei, en die houer is tapse, waarin dit geleë is. Maar 'n tyd later, fisikus DeLuca kom nog tot die gevolgtrekking gekom dat die rede moet gesoek word in die vloeistof. Hy het besluit om die temperatuur van die maksimum digtheid te vind. Hy het egter nie daarin slaag om te danke aan 'n paar besonderhede verwaarloos. Rumfort, wat hierdie verskynsel bestudeer, het bevind dat die maksimum digtheid van water is waargeneem in die reeks van 4 tot 5 grade Celsius.

Termiese uitsetting van liggame

In vaste stowwe, die belangrikste meganisme is om die amplitude van die uitbreiding van die kristalrooster te verander. In eenvoudige woorde, die atome waaruit die materiaal en word streng gekoppel tussen hulle begin om "skud".

Wet van termiese uitsetting liggame geformuleer soos volg: 'n liggaam met 'n lineêre dimensie L in die verwarming proses op dT (delta T - die verskil tussen die aanvanklike temperatuur en finale) uitgebrei met 'n bedrag dL (delta L - is 'n afgeleide van die koëffisiënt van lineêre termiese uitsetting in lengte van die voorwerp en die verskil temperatuur). Dit is die eenvoudigste weergawe van die wet, wat by verstek in ag neem dat die liggaam uitgebrei in alle rigtings gelyktydig. Maar vir praktiese werk met behulp van baie meer omslagtig berekeninge, aangesien in werklikheid, die materiaal nie as gesimuleerde fisika en wiskunde op te tree.

Termiese uitsetting van die spoor

Vir die lê van die treinspoor was nog altyd aangetrokke fisici ingenieurs, aangesien hulle presies kan bereken hoeveel afstand moet wees tussen die aanhegsels en die relings om die verwarming of verkoeling pad is nie vervorm.

Soos hierbo reeds genoem, die termiese lineêre uitbreiding van toepassing vir alle vaste stowwe. En relings was geen uitsondering nie. Maar daar is een detail. Oprit kom vrylik as die liggaam nie geraak word deur die wrywingskrag. Die relings vas aan die dwarslêers en spoorstawe gesweis om aangrensende, so die wet, wat die verandering beskryf in lengte, maak voorsiening vir die oorwinning van struikelblokke in die vorm van bestuur en boude weerstand.

As spoor sy lengte nie kan verander nie, met 'n verandering in temperatuur verhoog die hitte stres, wat óf kan strek of compress dit. Hierdie verskynsel word beskryf deur Hooke se wet.