Koeficient linearne ekspanzije - vse lahko izračuna

Vsak, seveda, je seznanjen s prisluškovanjem vagonskih koles. Ali zvok tramvajskih koles. Vsi vedo, da je razlog za to razkorak na stičišču med tirnicami. In za kaj je narejeno? Odgovor je preprost - kompenzirati širjenje tirnic med segrevanjem. Znano je tudi dejstvo, da se telo pri segrevanju razširi in ko se stisne, se sklenejo. Meritev tega širjenja ali krčenja je koeficient linearne ekspanzije.

Molekulsko teorijo ekspanzije telesa pri segrevanju je razloženo s povečanjem hitrosti gibanja atomov in molekul snovi. Posledično se v kristalni rešetki povečuje amplituda oscilacij atomov in posledično povečajo linearne dimenzije telesa. In koliko se bo povečanje zgodilo, se lahko določi z uporabo formule, v kateri se uporabi koeficient linearne ekspanzije.

Zdaj moramo pojasniti fizični pomen koeficienta. Pokaže, koliko se bo telesna dolžina pri segrevanju povečala za 1 ° C. Ta vrednost je nepomembna in ima svojo lastnost za vsak material. Tako je koeficient linearne ekspanzije jekla 0,000011 na 1 ° C. Kakšna resnična vrednost je, lahko razumete s preprostim primerom. Če je Zemlja zavita okoli Zemlje z železno žico, katere dolžina je 40.000 km, nato s povečanjem temperature za 1 ° C, se dolžina žice poveča za 400 metrov.

Koeficient linearne ekspanzije je izjemno pomemben za vsakega inženirja. Omogoča vam, da upoštevate spremembo velikosti telesa pri padcu temperature. Torej, če se med letom temperatura v mestu spremeni iz plus petdeset stopinj Celzija na minus petdeset stopinj Celzija, bo to povzročilo znatne spremembe v dolžini istih tirnic. Če so trdni, je rezultat njihov upogib. Tukaj, da bi se izognili temu pojavu, in naredite vrzel med tirnicami, ko so položeni.

Za različne materiale bo vrednost koeficienta drugačna. Za jeklo je že navedena vrednost, koeficient linearne ekspanzije aluminija pa je 0,0000024 na 1 ° C.

Vendar zgornji argumenti in primeri trpijo za določeno enostransko naravo. Ko govorimo o povečanju velikosti telesa pri segrevanju, ne le povečuje dolžino, temveč tudi druge dimenzije - širino in višino. Povečanje velikosti bo pripeljalo do povečanja obsega, nato pa lahko govorimo o volumetrični ekspanziji teles. Res je, da je takšen koncept bolj verjetno, da ne velja za trdne snovi, temveč za tekočine.

Preprost poskus, ki bo to potrdil, lahko naredi vsak neodvisno. Postavite kotel na ogenj, napolnjeno z vodo do samega vrha. Ko se voda segreje, se bo povečala v količini in "pobegnila" iz kotlička. Toda ta učinek je pozitiven. Vsi so seznanjeni s tekočimi termometri - to ulico, to medicinsko. Prav tako so zgrajeni na učinek povečanja glasnosti pri segrevanju.

V tehnologiji včasih ignoriranje tega povečanja vodi do žalostnih posledic. Da bi nadomestili povečanje, je treba uporabiti posebne ukrepe. Mnogi so morali videti dolg niz cevi (cevovoda), položenih vzdolž površine. In nenadoma na enakem mestu cevi tvorijo ogromen cikcak. To ni preprost cikcak, njegov obseg je strogo definiran, koeficient linearne ekspanzije pa je bil uporabljen pri izračunu. Podoben cikcak smo naredili za kompenzacijo linearnega povečanja dimenzij cevi.

Prav tako lahko navedete številne primere uporabe linearnih in volumetričnih razširitev v tehniki, vendar zgornji primeri zadoščajo za razumevanje bistva tega pojava. Seveda je neobičajno vedenje nekaterih snovi, enake vode, zelo radovedno. Pri tem pri zamrznitvi se volumen ne zmanjša, ampak se poveča. To bo še en dejavnik, ki potrjuje edinstvene lastnosti vode.

Torej, v tem članku, ki temelji na najpreprostejših in najbolj živahnih primerih iz življenja, je definiran tak koncept kot linearna širitev teles in koeficient linearne ekspanzije. Podani so primeri uporabe razširitve v inženirstvu in v vsakdanjem življenju ter podani koncepti velikosti navedenega koeficienta.