Thermische uitzetting van vaste stoffen en vloeistoffen

Bekend is dat onder invloed van warmte deeltjes te versnellen de willekeurige beweging. Als je het gas te verwarmen, de moleculen waaruit het bestaat, maar wegvliegen van elkaar. De verwarmde vloeistof eerste verhoging van het volume, en dan beginnen te verdampen. En wat gebeurt er met vaste stoffen? Niet ieder van hen kunnen hun aggregatietoestand veranderen.

Thermische uitzetting: Definitie

Thermische uitzetting - een verandering in de grootte en vorm van het lichaam temperatuurveranderingen. Wiskundig kan men het volume uitzettingscoëfficiënt te berekenen, waardoor het gedrag van gassen en vloeistoffen in veranderende externe omstandigheden voorspellen. Om dezelfde resultaten voor vaste stoffen te krijgen, moet rekening worden gehouden met de lineaire uitzettingscoëfficiënt. Natuurkundigen hebben een hele sectie voor dit soort onderzoek geïdentificeerd en noemde het dilatometrie.

Ingenieurs en architecten moeten kennis over het gedrag van diverse materialen onder hoge en lage temperaturen voor het ontwerp van gebouwen, verharden van wegen en leidingen.

expansie van gassen

Thermische uitzetting vergezeld door expansie van gassen in het ruimtevolume. Hij constateerde naturalisten-filosofen in de oudheid, maar om te bouwen wiskundige berekeningen gebeuren alleen in de moderne natuurkunde.

Allereerst wetenschappers die geïnteresseerd zijn in de expansie van de lucht, want het leek hen een haalbare taak. Ze zijn zo ijverig nam de zaak, die nogal tegenstrijdige resultaten ontvangen. Uiteraard heeft een dergelijk resultaat niet aan de wetenschappelijke gemeenschap. De nauwkeurigheid van de meting afhankelijk van wat werd gebruikt thermometer, druk, en vele andere aandoeningen. Sommige natuurkundigen hebben zelfs gaan geloven dat de expansie van de gassen is niet afhankelijk van de temperatuur verandert. Of deze afhankelijkheid is niet compleet ...

Het werk van Dalton en Gay-Lussac

Natuurkundigen zijn blijven zich schor argumenteren of de meting, zo niet hebben opgegeven Dzhon Dalton. Hij en een andere natuurkundige Gay-Lussac, op hetzelfde tijdstip, onafhankelijk van elkaar waren in staat om dezelfde meetresultaten te krijgen.

Lussac probeerde om de oorzaak van een dergelijk groot aantal verschillende resultaten te vinden en merkte op dat sommige instrumenten op het moment van de ervaring was het water. Uiteraard wordt tijdens het verwarmen omgezet in stoom en veranderde hoeveelheid en samenstelling van het testgas. Daarom is het eerste ding dat de wetenschapper gemaakt - grondig droog alle tools, die werden gebruikt voor het experiment, en uitgesloten zelfs een minimaal percentage van de vochtigheid van de test gas. de eerste paar ervaringen waren meer significant na al deze manipulaties.

Dalton kwam op dit punt meer dan zijn collega's en de resultaten gepubliceerd in het begin van de negentiende eeuw. Het luchtgedroogd dampen zwavelzuur en verwarmen. Na een reeks experimenten, John kwam tot de conclusie dat alle gassen en stoom wordt uitgebreid met een factor van 0,376. Lussac We kregen nummer 0375. Dit was het resultaat van het officiële onderzoek.

Waterdampdruk

Thermische uitzetting van het gas hangt af van de elasticiteit, d.w.z. het vermogen om naar het oorspronkelijke volume. De eerste die de kwestie te onderzoeken was Ziegler in het midden van de achttiende eeuw. Maar de resultaten van zijn experimenten zijn te verschillend. Betrouwbaardere cijfers was Dzheyms Uatt, die wordt gebruikt voor hoge temperatuur ketel Papin en lage - barometer.

Aan het eind van de achttiende eeuw Franse natuurkundige Prony geprobeerd om een formule die de elasticiteit van gas beschrijven leiden, maar het bleek even omslachtig en moeilijk te gebruiken. Dalton besloten om empirisch controleren alle berekeningen, met behulp van een sifon barometer. Ondanks het feit dat de temperatuur in alle experimenten was hetzelfde, de resultaten waren zeer nauwkeurig. Zo publiceerde hij hen in de vorm van een tafel in een leerboek.

De theorie verdamping

Thermische uitzetting van gassen (bijvoorbeeld fysische theorie) heeft verschillende veranderingen ondergaan. Wetenschappers hebben geprobeerd om de belangrijkste processen die de productie van stoom te komen. Ook hier hebben we een beroemde natuurkundige Dalton scoorde. Verondersteld wordt dat gasruimte verzadigd is met damp ongeacht of aanwezig in het reservoir (binnen) een ander gas of damp. Daarom kunnen we concluderen dat de vloeistof verdampt niet alleen in contact komt met atmosferische lucht.

luchtkolom druk op het vloeistofoppervlak vergroot de afstand tussen de atomen, scheuren ze uit elkaar en verdampen, d.w.z. het bevordert de stoomvorming. Maar het molecuul pair blijft de zwaartekracht werkt, zodat onderzoekers vonden dat de luchtdruk beïnvloedt de verdamping van vloeistoffen.

uitbreiding vloeistoffen

Thermische expansievloeistoffen onderzocht parallel aan de expansie van gassen. Wetenschappelijk onderzoek die dezelfde wetenschappers. Om dit te doen, gebruiken ze een thermometer aerometry, communicerende vaten en andere hulpmiddelen.

Alle experimenten elkaar en afzonderlijk weerlegd de theorie van Dalton een gelijkmatige vloeistof expandeert evenredig met het kwadraat van de temperatuur waarbij zij verhit. Uiteraard, hoe hoger de temperatuur, hoe groter het fluïdumvolume, maar de directe relatie was tussen hen. En het tempo van de uitbreiding voor alle vloeistoffen was anders.

Thermische uitzetting van het water, bijvoorbeeld begint bij nul graden Celsius en zich met afnemende temperatuur. Eerder deze experimentele resultaten in verband met het feit dat water zich niet uitzet en de houder taps, waarin het zich bevindt. Maar enige tijd later, fysicus Deluca nog komen tot de conclusie dat de oorzaak moet worden gezocht in de vloeistof. Hij besloot om de temperatuur van de maximale dichtheid te vinden. Toch slaagde hij er niet te wijten aan een aantal details te verwaarlozen. Rumfort, die dit verschijnsel is onderzocht, bleek dat de maximale dichtheid van water wordt waargenomen in het traject van 4-5 ° C.

Thermische uitzetting van organen

In vaste stoffen, het voornaamste mechanisme is om de amplitude van expansie van het kristalrooster veranderen. In eenvoudige woorden, de atomen van het materiaal en zijn star gekoppeld tussen hen gaan "shake".

Recht thermische uitzetting organen als volgt geformuleerd: elk orgaan met een lineaire afmeting L van het verwarmingsproces op dT (delta T - het verschil tussen de begintemperatuur en laatste) uitgebreid door een hoeveelheid dL (delta L - is een afgeleide van de lineaire thermische uitzetting in de lengte van het voorwerp en het verschil temperatuur). Dit is de eenvoudigste versie van de wet, die standaard rekening mee gehouden dat het lichaam wordt uitgebreid in alle richtingen tegelijk. Maar om praktische werk met behulp van veel meer omslachtige berekeningen, want in werkelijkheid, het materiaal niet als gesimuleerde natuurkunde en wiskunde gedragen.

Thermische uitzetting van de rail

Voor het leggen van het spoor heeft altijd natuurkundige ingenieurs, omdat ze precies kunnen berekenen hoeveel afstand moet tussen de gewrichten van de rails aan het verwarmings- of koelingssysteem pad niet vervormd.

Zoals hierboven reeds vermeld, de thermische lineaire uitzetting van toepassing op alle vaste stoffen. En rails was geen uitzondering. Maar er is een detail. Helling treedt vrij als het lichaam niet wordt aangetast door de wrijvingskracht. De rails zijn bevestigd aan de dwarsliggers en rails zijn gelast aan aangrenzende, zodat de wet, waarbij de verandering beschrijft lengte, zorgt voor het overwinnen van hindernissen in de vorm van hardlopen en butt weerstand.

Als de rail zijn lengte niet kan veranderen, met een verandering in temperatuur verhoogt de thermische spanning, die ofwel kan uitrekken of comprimeren. Dit verschijnsel wordt beschreven door de wet van Hooke.