Коефициент на линейно разширение - можете да изчислите всичко

Всеки със сигурност е запознат с подслушването на вагонните колела. Или звукът на трамвайните колела. Всеки знае, че причината за това е пролуката в кръстовището между релсите. И за какво се прави? Отговорът е прост - за компенсиране на разширението на релсите при нагряване. Също така е добре известно, че когато се нагряват, телата се разширяват, а когато се охлаждат, те се свиват. Мярка за това разширение или свиване е коефициентът на линейно разширение.

Молекулярната теория за разширението на тялото по време на нагряването се обяснява с нарастването на скоростта на движение на атомите и молекулите на материята. В резултат на това в кристалната решетка амплитуда на колебание атомите се увеличават и вследствие на това се увеличават линейните размери на тялото. И колко ще се получи увеличението, може да се определи като се използва формула, в която се прилага коефициентът на линейно разширение.

Сега трябва да обясним физическото значение на коефициента. Показва колко се увеличава дължината на тялото с 1 ° C при загряване. Тази стойност е незначителна и има свой собствен за всеки материал. По този начин коефициентът на линейно разширение на стоманата е 0.000011 на 1 ° С. Каква наистина е сходна стойност, можете да разберете чрез един прост пример. Ако Земята екватор обвивка желязо проводник, чиято дължина е 40 000 километра, повишаването на температурата с 1 ° C ще се увеличи дължината на кабела в 400 метра.

Коефициентът на линейно разширение е изключително важен за всеки инженер. Тя ви позволява да вземете предвид промяната в размера на тялото при спад на температурата. Така че, ако през годината температурата в града ще варира от плюс петдесет градуса Целзий до минус петдесет градуса по Целзий, това ще доведе до значителни промени в дължината на същите релси. Ако те са непрекъснати, резултатът ще бъде тяхното огъване. Тук, за да се избегне това явление, и да направи празнина между релсите, когато те са поставени.

За различните материали стойността на коефициента ще бъде различна. За стоманата стойността му вече е дадена, а коефициентът на линейно разширение на алуминий е 0.0000024 на 1 ° С.

Въпреки това, горните аргументи и примери страдат от определена едностранчивост. Когато говорим за увеличение на размера на тялото при нагряване, не само дължината се увеличава, но и други размери - ширина и височина. Увеличаването на размера ще доведе до увеличаване на обема и след това може да се говори за обемно разширение на телата. Подобна идея обаче е по-вероятно да не се прилага за твърди вещества, а за течности.

Един прост експеримент, който ще потвърди това, може да направи всеки поотделно. Поставете чайник на огъня, пълен с вода до самия връх. Когато водата се затопли, тя ще се увеличи в обем и ще "избяга" от каната. Но има положителна полза от този ефект. Всеки е запознат с течни термометри - тази улица, тази медицинска. Те са изградени и върху ефекта от увеличаване на обема при загряване.

В технологиите, понякога пренебрегването на това увеличение води до тъжни последствия. За да се компенсира увеличението, трябва да се използват специални мерки. Много хора трябваше да видят дълъг ред тръби (тръбопровод), върху повърхността. И изведнъж на еднакво място тръбите образуват огромен зигзаг. Това не е просто зигзаг, неговата величина е строго определена, в изчислението е коефициента линейно разширение. Подобен зигзаг се прави, за да компенсира линейното увеличение размерите на тръбите.

Можете също така да дадете много примери за използването на линейни и обемен разширения в техниката, но горните примери са достатъчни, за да разберете същността на феномена. Разбира се, аномалното поведение на някои вещества, същата вода, е много любопитна. При него при замръзване обемът не намалява, а се увеличава. Това ще бъде друг фактор, който потвърждава уникалните свойства на водата.

Така че, в тази статия, въз основа на най-простите и най-графичните примери от живота, понятието се определя като линейно разширение на телата и коефициента на линейно разширение. Показани са примери за използване на разширението в инженерното и ежедневието и са дадени понятията за порядъка на споменатия коефициент.