Termika vastiĝo de solidoj kaj likvaĵoj

Oni scias, ke sub la ago de varmo partikloj akceli lian hazardaj movado. Se vi varmigas la gason, la molekuloj konstituante ĝin, flugi for de unu la alian. La kolera likvaĵo estas unua pliigo en la volumo, kaj tiam komencas evaporar. Kaj kio okazos kun solidoj? Ne ĉiu el ili povas ŝanĝi sian staton de agregación.

Termika vastiĝo: Difino

Termika vastiĝo - ŝanĝo en la grandeco kaj formo de korpo temperaturo ŝanĝoj. Matematike, oni povas kalkuli la volumo vastiĝo koeficiento, permesante antaŭdiri la konduton de gasoj kaj likvaj en ŝanĝanta eksteraj kondiĉoj. Por ricevi la samajn rezultojn por solidoj, estas necese konsideri la koeficiento de lineara vastiĝo. Fizikistoj identigis tuta sekcio por tiu speco de esplorado kaj nomis ĝin dilatometry.

Inĝenieroj kaj arkitektoj bezonas scion pri la konduto de diversaj materialoj sub altaj kaj malaltaj temperaturoj por la dezajno de konstruaĵoj, pavimante vojojn kaj pipoj.

vastiĝo de gasoj

Termika vastiĝo akompanas vastiĝo de gasoj en la spaco volumo. Ĝi notis naturalistoj-filozofoj en antikvaj tempoj, sed konstrui matematikaj ŝtonoj okazi nur en moderna fiziko.

Unue sciencistoj interesis en la ekspansio de la aero, kiel ŝajnis al ili ejecutable taskon. Ili estas tiel fervore prenis la kazo, kiu ricevis tre kontraŭdiraj rezultoj. Kompreneble, tia rezulto ne kontentigas la scienca komunumo. Precizeco de mezuro dependis kio estis uzata termometro, premo, kaj multaj aliaj kondiĉoj. Iuj fizikistoj eĉ venas por kredi ke la vastiĝo de la gasoj ne dependas de temperaturo ŝanĝoj. Aŭ tiu dependeco ne estas kompleta ...

La laboro de Dalton kaj Gaja-Lussac

Fizikistoj daŭre argumenti sin raŭka aŭ forlasis la mezurado, se ne Dzhon Dalton. Li kaj alia fizikisto Gaja-Lussac, samtempe sendepende povis atingi la saman mezuron rezultoj.

Lussac provis trovi la aferon de tia granda nombro de malsamaj rezultoj kaj notis ke kelkaj instrumentoj en la tempo de la sperto estis la akvo. Nature, dum hejtado estas transformita en vaporo kaj ŝanĝis kvanto kaj kunmetaĵo de la testo gaso. Sekve, la unua afero, kiun faris la sciencisto - estas plene sekigi ĉiujn ilojn, kiuj estis uzitaj por la eksperimento, kaj forĵetis eĉ minimuma procento de humido de la testo gaso. la unuaj spertoj estis pli signifa post ĉiuj ĉi tiuj manipuladoj.

Dalton pritraktis tiun temon pli longe ol siaj kolegoj kaj publikigis la rezultojn en la komenco de la XIX jarcento. Ĝi aero sekigita vaporoj de sulfata acido kaj poste varmigante ĝin. Post serio de eksperimentoj, Johano venis al la konkludo ke ĉiuj gasoj kaj vaporoj estas vastigita per faktoro de 0,376. Lussac Ni akiris numeron 0.375. Ĉi tio estis la rezulto de la oficiala esploro.

Akvovaporo premo

Termika vastiĝo de la gasoj dependas de ilia elasteco, tio estas: la kapablon reveni al originala volumo. La unua por esplori la temon estis Ziegler en la mezo de la dekoka jarcento. Sed la rezultoj de siaj eksperimentoj estas tro malsamaj. Pli fidinda figuroj estis Dzheyms Uatt, kiu estas uzata por alta temperaturo kaldrono Papin, kaj pro malalta - barometro.

Fine de la jarcento jarcento franca fizikisto Prony provis derivi sola formulo kiu priskribas la elastecon de gaso, sed rezultis stranga maloportuna kaj malfacile uzi. Dalton decidis empirie konfirmi ĉiuj kalkuloj, uzante sifono barometro. Malgraŭ tio, ke la temperaturo en ĉiuj eksperimentoj estis la sama, la rezultoj estis tre preciza. Do li eldonis ilin en la formo de tablo en fiziko lernolibro.

La teorio de vaporiĝo

Termika vastiĝo de gasoj (kiel fizika teorio) spertis diversajn ŝanĝoj. Sciencistoj provis atingi la kernon procezoj kiuj produktas vaporon. Ĉi tie denove, ni trafis fama fizikisto Dalton. Oni opinias ke ajna gaso spaco estas saturita de vaporoj nekonsiderante ĉu ĉeestas en la rezervujo (endomaj) ajna alia gaso aŭ vaporo. Sekve, oni povas konkludi, ke la fluida ne evaporar nur venas en kontakton kun atmosfera aero.

kolumno de aero premon sur la likva surfaco pliigas la spaco inter la atomoj, ŝirante ilin dise kaj forvaporiĝas, tio estas: ĝi promocias la formadon de vaporo. Sed la molekulo paro daŭre funkciigas la forto de gravito, do sciencistoj supozis, ke la atmosfera premo ne influas la evaporación de likvaj.

vastiĝo de likvaj

Termika vastiĝo likvaĵoj esploris paralele kun la vastiĝo de gasoj. Scienca esploro engaĝita en la sama sciencistoj. Por fari tion, ili uzas termometro aerometry, komunikante vazoj kaj aliaj iloj.

Ĉiuj eksperimentoj kune kaj unuope refutis la teorio de Dalton ke uniformo fluida ekspansiiĝas proporcie al la kvadrato de la temperaturo ĉe kiu ilia varmegigxo. Kompreneble, la pli alta la temperaturo, la pli granda la volumo de fluida, sed la rekta rilato ne estis inter ili. Kaj la indico de vastiĝo por ĉiuj fluaĵoj estis malsama.

Termika vastiĝo de la akvo, ekzemple, komencas je nulo centigradaj gradoj kaj etendiĝas kun malkreskanta temperaturo. Antaŭe, tiuj eksperimentaj rezultoj asociitaj kun la fakto, ke akvo mem ne ekspansiiĝas, kaj la ujo estas pintigitaj, en kiu ĝi situas. Sed iom da tempo poste, fizikisto Deluca ankoraŭ veni al la konkludo, ke la kialo devus serĉi en la likvaĵo. Li decidis trovi la temperaturon de ĝia maksimuma denseco. Tamen, li ne sukcesis pro neglektas iuj detaloj. Rumfort, kiu studis ĉi tiun fenomenon, trovis ke la maksimuma denseco de akvo estas observita en la gamo de 4 al 5 gradoj Celsius.

Termika vastiĝo de korpoj

En solidoj, la ĉefa mekanismo estas ŝanĝi la amplekson de vastiĝo de la kristalo krado. En simplaj vortoj, la atomoj kiuj konsistigas la materialon kaj estas rigide kuplita inter ili, komencas "skui".

Leĝo de termika vastiĝo korpoj formulis jene: ajna korpo kun lineara dimensio L en la hejtado procezo sur DT (delta T - la diferenco inter la komenca temperaturo kaj finalo) vastigita por kvanto dl (delta L - estas derivita de la koeficiento de lineara termika vastiĝo en longo de la objekto kaj la diferenco temperaturo). Ĉi tiu estas la plej simpla versio de la leĝo, kiu defaŭlte enkalkulas ke la korpo estas vastigita en ĉiuj direktoj samtempe. Sed por praktika laboro uzante multe pli maloportuna kalkulojn, ĉar reale, la materialoj ne kondutas kiel simulita fiziko kaj matematiko.

Termika vastiĝo de la relo

Por la ino demetas la fervoja trako ĉiam altiris fizikistoj inĝenieroj, de kiam ili povas kalkuli ĝuste kiom distanco devus esti inter la artikoj de la reloj por la hejtado aŭ refrigeración vojo ne deformitaj.

Kiel dirite supre, la termika lineara vastiĝo aplikebla por ĉiuj solidoj. Kaj reloj estis escepto. Sed estas unu detalo. Ramp libere okazas se la korpo ne estas tuŝita de la frotado forto. La reloj estas fiksitaj al la dormantoj kaj reloj estas soldatoj al apudaj, do la leĝo, kiu priskribas la ŝanĝon en longo, permesas por venki malhelpojn en la formo de kurado kaj pugo rezisto.

Se relo povas ŝanĝi lia longitudo, kun ŝanĝo en temperaturo pliigas la termikan streson, kiu povas aŭ tiri aŭ kunpremi ĝin. Ĉi tiu fenomeno estas priskribita de Hooke leĝo.