Hővesztés, koefficiens, típusok és gyakorlatok



az hőtágulás a test vagy fizikai objektum által elszenvedett különböző metrikus dimenziók (például hossz vagy térfogat) növelése vagy változása. Ez a folyamat az anyag körülvevő hőmérsékletének növekedése miatt következik be. Lineáris dilatáció esetén az ilyen változások egyetlen dimenzióban fordulnak elő.

Ennek a dilatációnak az együtthatója a mennyiség előtti és a folyamat előtti értékének összehasonlításával mérhető. Egyes anyagok a termikus expanzióval ellentétesek; azaz "negatív" lesz. Ez a koncepció azt javasolja, hogy bizonyos anyagok szerződjenek meg bizonyos hőmérsékletek esetén.  

Ami a szilárd anyagokat illeti, lineáris expanziós együtthatót használnak annak kiterjesztésének leírására. Másrészről a számítások elvégzéséhez a folyadékok térfogatnövelő tényezőjét alkalmazzuk.

A kristályosodott szilárd anyagok esetében, ha izometrikus, a dilatáció a kristály minden dimenziójában általános lesz. Ha ez nem izometrikus, a kristály mentén különböző expanziós együtthatók találhatók, és a hőmérséklet változásakor megváltozik a mérete..

index

  • 1 Hőtágulási együttható
  • 2 Negatív hőtágulás
  • 3 típus
    • 3.1 Lineáris expanzió
    • 3.2 Térfogat-dilatáció
    • 3.3 Felület- vagy terület dilatáció
  • 4 Példák
    • 4.1 Első gyakorlat (lineáris dilatáció)
    • 4.2. Második gyakorlat (felületes tágulás)
  • 5 Miért történik a dilatáció??
  • 6 Referenciák

Hőtágulási együttható

A termikus tágulási együtthatót (Y) úgy definiáljuk, mint a változás sugárát, amelyen keresztül a hőmérséklet változása következtében áthaladt anyag áthalad. Ezt az együtthatót az α jelképezi a szilárd anyagok és a β folyadékok esetében, és a Nemzetközi Egységrendszer irányítja..

A hőtágulási együtthatók a szilárd, folyékony vagy gázkibocsátás tekintetében változhatnak. Mindegyiknek más a sajátossága.

Például a szilárd anyag hígítása hosszban látható. A térfogati együttható az egyik legalapvetőbb a folyadékok tekintetében, és a változások minden irányban figyelemre méltóak; ezt az együtthatót a gáz bővítésének kiszámításakor is használják.

Negatív hőtágulás

A negatív hőtágulás néhány anyagban előfordul, amelyek helyett a magas hőmérsékletet növelik, és alacsony hőmérsékletek miatt szerződnek.

Ez a fajta termikus expanzió általában olyan nyílt rendszereknél fordul elő, ahol irányított kölcsönhatásokat figyeltek meg - jég vagy komplex vegyületek esetében - néhány zeolit ​​esetében, többek között a Cu2O..

Néhány kutatás azt is kimutatta, hogy a negatív termikus expanzió egykomponensű rácsokon is kompakt formában és központi erőkifejtéssel lép fel.

A jégnek egy pohár vízhez való hozzáadásakor egyértelmű példa a negatív hőtágulásra. Ebben az esetben a jégen levő folyadék magas hőmérséklete nem növeli a méretet, hanem ugyanolyan méretet csökkenti.

típus

A fizikai objektum dilatációjának kiszámításakor figyelembe kell venni, hogy a hőmérsékletváltozástól függően az említett objektum növelheti vagy megnövelheti méretét.

Néhány objektum nem igényel drasztikus hőmérsékletváltozást a méretük módosításához, így valószínű, hogy a számítások által dobott érték átlag.

Mint minden folyamat, a hőtágulás több típusra oszlik, amelyek minden egyes jelenséget külön-külön magyaráznak. Szilárd anyagok esetén a hőtágulási típusok lineáris dilatáció, térfogat-dilatáció és felületi dilatáció.

Lineáris dilatáció

A lineáris dilatációban egyetlen variáció dominál. Ebben az esetben az egyetlen egység, amelyen változás történik, az objektum magassága vagy szélessége.

Az ilyen típusú dilatáció kiszámításának egyszerű módja az, hogy összehasonlítjuk a hőmérséklet értékét a hőmérséklet változása előtt a mennyiség változásával a hőmérséklet változása után..

Térfogat-dilatáció

Térfogat-dilatáció esetén a kiszámítás módja a folyadék térfogatának összehasonlítása a hőmérséklet változása előtt a hőmérséklet változása után a folyadék térfogatával. A képlet kiszámításához:

Felszíni vagy terület dilatáció

Felszíni dilatáció esetén a test vagy tárgy területének növekedése figyelhető meg, ha a hőmérséklete 1 ° C-on változik..

Ez a dilatáció szilárd anyagokra vonatkozik. Ha lineáris együtthatóval is rendelkezik, akkor az objektum mérete kétszer akkora lesz. A képlet kiszámításához:

AF = A0 [1 + YA (TF - T0)]

Ebben a kifejezésben:

γ = a területbővítés együtthatója [° C-1]

A0 = Kezdeti terület

AF = Végső terület

T0 = Kezdeti hőmérséklet.

TF = Végső hőmérséklet

A területi dilatáció és a lineáris dilatáció közötti különbség az, hogy az elsőben az objektum területének növekedése megváltozik, a másodikban pedig a változás egyetlen egységméréssel történik (mivel lehet a hosszúság vagy a méret). a fizikai objektum szélessége).

Példák

Első gyakorlat (lineáris dilatáció)

Az acélból épített vonat nyomvonalát képező sínek 1500 m hosszúak. Milyen hosszú lesz a hőmérséklet, amikor a hőmérséklet 24 és 45 ° C között van?

megoldás

adat:

L0 (kezdeti hosszúság) = 1500 m

LF (végleges hossz) = ?

(Kezdeti hőmérséklet) = 24 ° C

TF (végső hőmérséklet) = 45 ° C

α (az acélnak megfelelő lineáris expanziós együttható) = 11 x 10-6 ° C-1

Az adatokat a következő képlettel helyettesítik:

Először azonban meg kell ismernünk a hőmérsékletkülönbség értékét, hogy ezeket az adatokat az egyenletbe be lehessen vonni. Ahhoz, hogy ezt a különbséget megkapjuk, a legmagasabb hőmérsékletet a legalacsonyabbból kell kivonni.

At = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C

Miután ezt az információt ismerjük, lehetséges az előző képlet használata:

Lf = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10 ° C-6 ° C-1)

Lf = 1500 m (1 + 2,31 x 10-4)

Lf = 1500 m (1,000231)

Lf = 1500,3465 m

Második gyakorlat (felületes dilatáció)

A középiskolában az üveg eladás 1,4 m ^ 2-es, ha a hőmérséklet 21 ° C-on van. Mi lesz a végső területe, ha a hőmérsékletet 35 ° C-ra emeli?

megoldás

Af = A0 [1 + (Tf - T0)]

Af = 1,4 m2 [1] 204,4 x 10-6]

Af = 1,4 m2 . 1.0002044

Af = 1,40028616 m2

Miért történik dilatáció?

Mindenki tudja, hogy minden anyag különböző szubatomi részecskékből áll. A hőmérséklet emelésével vagy csökkentésével megváltoztathatja a mozgási folyamatot, amely megváltoztathatja az objektum alakját.

Amikor a hőmérséklet emelkedik, a molekulák gyorsan mozognak a kinetikus energia növekedése miatt, ezért a tárgy alakja vagy térfogata növekszik.

A negatív hőmérsékletek esetén az ellenkezője történik, ebben az esetben az objektum térfogata általában az alacsony hőmérsékleten csökken.

referenciák

  1. Lineáris, felületes és térfogati elvezetés - gyakorlatok. Megoldott 2018 május 8-án, Fisimat-tól: fisimat.com.mx
  2. Felszíni szétválasztás - gyakorlatok megoldása. 2018. Május 8 - án, Fisimatból származik: fisimat.com.mx
  3. Termikus bővítés. A 2018. május 8-án, az Encyclopædia Britannica-tól: britannica.com
  4. Termikus bővítés. 2018. május 8-án, a Hyper Physics Concepts-ből származik: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  5. Termikus bővítés. A Lumen Learning-ből 2018. május 8-án került sor: courses.lumenlearning.com
  6. Termikus bővítés. A fizika hipertextbookja: physics.info
  7. Termikus bővítés. A Wikipédiából 2018. május 8-án szerezhető be: en.wikipedia.org.