התפשטות תרמית של מוצקים ונוזלים

זה ידוע כי תחת הפעולה של חלקיקים חומים להאיץ התנועה האקראית שלה. אם אתה לחמם את הגז, מולקולות המהוות את זה, פשוט לעוף רחוק אחד מהשני. הנוזל החם הוא העלייה ראשונה בהיקף, ולאחר מכן מתחיל להתאדות. ומה יקרה עם מוצקים? לא כל אחד מהם יכול לשנות מצב הצבירה שלהם.

התפשטות תרמית: Definition

התפשטות תרמית - שינוי בגודל ובצורה של שינויים בטמפרטורת הגוף. מבחינה מתמטית, אפשר לחשב את מקדם הרחבת הנפח, המאפשר לחזות את התנהגותם של גזים ונוזלים בשינוי תנאים חיצוניים. כדי לקבל את אותן תוצאות עבור מוצקים, יש צורך לקחת בחשבון את מקדם התפשטות ליניארי. פיסיקאים זיהו קטע שלם עבור סוג זה של מחקר קוראים לזה dilatometry.

מהנדסים ואדריכלים צריכים מידע על ההתנהגות של חומרים שונים תחת טמפרטורות גבוהות ונמוכות לתכנון בניינים, סלילת כבישים וצינורות.

הרחבת גזים

התפשטות תרמית מלווה הרחבת גזים בהיקף החלל. הוא ציין טבע-פילוסופים בימי קדם, אך לבנות חישובים מתמטיים לקרות רק בפיזיקה המודרנית.

קודם כל המדענים המעוניינים בהרחבה באוויר, כפי שהוא נראה להם משימה אפשרית. הם כל כך בקנאות לקחו את התיק, אשר קבל די תוצאות סותרות. מטבע הדברים, תוצאה כזו אינה מקיימת את הקהילה המדעית. דיוק מדידה תלוי מה שמש מדחום, לחץ, ומצבים רבים אחרים. פיסיקאים חלקם אפילו הגיעו מאמינים כי הרחבת הגזים אינה תלויה שינויי טמפרטורה. או תלות זו אינה מלאה ...

העבודה של דלתון גיי-Lussac

פיסיקאים המשיכו להתווכח עצמם צרודים או נוטשים את המדידה, אם לא Dzhon דלטון. הוא ועוד פיזיקאי הגיי-Lussac, בעת ובעונה אחת בנפרד זה מזה הצליח להשיג את אותן תוצאות המדידה.

Lussac מנסה למצוא את הגורם מספר כה גדול של תוצאות שונות וציין כי מכשירים מסוימים בזמן החוויה היתה במים. מטבע הדברים, במהלך החימום הופך קיטור ושינה כמות והרכב של גז במבחן. לכן, הדבר הראשון שגרם המדען - יבש ביסודיות את כל הכלים, אשר שימשו לצורך הניסוי, וכן לשלול אפילו אחוז מזערי של לחות של גז במבחן. החוויות הראשונות היו יותר משמעותיות לאחר כל המניפולציות האלה.

דלטון טיפלו בסוגיה זו יותר מאשר עמיתיו ופרסמו את התוצאות בתחילת מאוד של המאה התשעה עשר. זה באוויר מיובש אדים של חומצה גופרתית ולאחר מכן חימום זה. לאחר סדרה של ניסויים, ג'ון הגיע למסקנה שכל הגזים וההדים מורחבים בפקטור של 0.376. Lussac קיבלנו מספר 0375. זו הייתה התוצאה של החקירה הרשמית.

לחץ אדי מים

התפשטות תרמית של גזים תלוי האלסטיות שלהם, כלומר את היכולת לחזור לנפח המקורי. הראשון לחקור את הנושא היה זיגלר באמצע המאה השמונה עשרה. אבל את התוצאות של הניסויים שלו הם שונים מדי. עוד דמויות אמינות הייתה Dzheyms Uatt, אשר משמש Papin דוד בטמפרטורה גבוהה, וכן עבור הנמוכה - ברומטר.

בסוף הפיזיקאי הצרפתי XVIII המאה Prony ניסתה להפיק נוסחא אחת שתתאר את האלסטיות של גז, אך התברר מסורבל מוזרה וקשה להשתמש. דלטון החליט לאמת כל החישובים אמפיריים, באמצעות ברומטר סיפון. למרות העובדה כי הטמפרטורה בכל הניסויים הייתה זהה, התוצאות היו מאוד מדויקות. אז הוא פרסם אותם בצורת טבלה בספר לימוד בפיזיקה.

התיאוריה של אידוי

התפשטות תרמית של גזים (כגון תורה פיזית) עברה שינויים שונים. מדענים ניסו להגיע התהליכים המרכזיים המייצרים קיטור. הנה שוב, יש לנו בקיע פיזיקאי מפורסם דלטון. הוא שיער כי כל שטח גז רווי אדים משנה אם נמצא בתוך המאגר (מקורה) כל גז או אדים אחרים. לכן, אנו יכולים להסיק כי הנוזל לא יתאדה רק באים במגע עם אוויר אטמוספרי.

טור של לחץ אוויר על פני הנוזל מגביר את החלל שבין האטומים, קורע אותם לגזרים מתאדה, לדוגמה, הוא מקדם את הקמתה של קיטור. אבל הצמד מולקולה ממשיכה להפעיל את כוח הכבידה, כך שהמדענים חשבו כי הלחץ האטמוספרי אינו משפיע על אידוי של נוזלים.

הרחבת נוזלים

נוזלי התפשטות תרמית נחקרים במקביל להרחבת גזים. מחקר מדעי העוסק באותו מדענים. לשם כך, הם השתמשו במד חום aerometry, תקשורת כלים וכלים אחרים.

כל הניסויים ביחד ולחוד דחו את התאוריה של דלטון כי נוזל אחיד מרחיב ביחס לריבוע בטמפרטורה שבה הם מחוממים. כמובן, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך גדל נפח של נוזל, אבל הקשר הישיר לא היה ביניהם. והשיעור רחב עבור כל הנוזלים היה שונה.

התפשטות תרמית של מים, למשל, מתחילה צלסיוס אפס מעלות ומרחיבה עם הטמפרטורה יורדת. בעבר, אלה תוצאות הניסוי קשור לעובדה המים עצמו אינו מתפשט, ואת המיכל קוני, בה היא ממוקמת. אבל כעבור זמן מה, פיזיקאי דלוקה עדיין מגיע למסקנה כי הסיבה יש לחפש את הנוזל. הוא החליט למצוא את הטמפרטורה של צפיפות המקסימלית שלה. עם זאת, הוא לא הצליח בשל הזנחה כמה פרטים. Rumfort, שחקר את התופעה, נמצא כי צפיפות מקסימלית של מים הוא ציין את טווח צלזיוס 4 עד 5 מעלות.

התפשטות תרמית של גופים

במוצקים, המנגנון העיקרי הוא לשנות את משרעת של התרחבות של הסריג הגבישי. במילים פשוטות, האטומים שמרכיבים את החומר הם מצמידים בנוקשות ביניהם, מתחילים "לנער".

חוק גופי התפשטות תרמית גבשו כדלקמן: כל גוף עם ממד L ליניארי בתהליך החימום על DT (T דלתא - ההבדל בין הטמפרטורה ההתחלתית והאחרונה) הרחיב בסכום ד"ל (L דלתא - היא נגזרת של מקדם התפשטות תרמית ליניארית באורך של האובייקט ואת ההבדל טמפרטורה). זוהי הגרסה הפשוטה של החוק, אשר כברירת מחדל לוקח בחשבון כי הגוף מורחב לכל הכיוונים בבת אחת. אבל עבור עבודה מעשית באמצעות הרבה חישובים מסורבלים יותר, שכן במציאות, החומרים אינם מתנהגים פיסיקה כפי מדומה ומתמטיקה.

התפשטות תרמית של הרכבת

להנחת המסילה תמיד משכה מהנדסים ופיזיקאים, שכן הם יכולים לחשב בדיוק כמה מרחק צריך להיות בין המפרקים של מסילות אל חימום או קירור הנתיב לא מעוות.

כפי שכבר הוזכר לעיל, התפשטות תרמית ליניארית ישים עבור כל מוצקים. ומעקה לא היו יוצאות דופן. אבל יש פרט אחד. Ramp מתרחשת בחופשיות אם הגוף אינו מושפע על ידי כוח החיכוך. הפסים הם קבועים כדי ישנים מסילות מרותכות סמוך, כך החוק, אשר מתאר את השינוי באורך, מאפשרות להתגבר על מכשולים בצורה של ריצה, והתנגדות תחת.

אם הרכבת לא יכול לשנות את אורכה, עם שינוי הטמפרטורה הוא מגביר את הלחץ תרמית, אשר גם יכול למתוח או לדחוס אותו. תופעה זו מתוארת על ידי חוק הוק.