De termisk expansion Det är ökningen eller variationen av olika metriska dimensioner (som längd eller volym) som en fysisk kropp eller ett objekt genomgår. Denna process sker på grund av temperaturökningen kring materialet. Vid linjär utvidgning sker dessa förändringar i en enda dimension.
Koefficienten för denna expansion kan mätas genom att jämföra storleken på storleken före och efter processen. Vissa material lider motsatsen till termisk expansion; det vill säga det blir "negativt". Detta koncept föreslår att vissa material dras samman när de utsätts för vissa temperaturer.
För fasta ämnen används en linjär expansionskoefficient för att beskriva deras expansion. Å andra sidan används för vätskor en volymetrisk expansionskoefficient för att utföra beräkningarna..
När det gäller kristalliserade fasta ämnen, om det är isometriskt, kommer expansionen att vara allmän i alla kristallens dimensioner. Om det inte är isometriskt kan olika expansionskoefficienter hittas i hela glaset och det kommer att ändra sin storlek när temperaturen ändras..
Artikelindex
Koefficienten för termisk expansion (Y) definieras som den förändringsradie genom vilken ett material passerar på grund av temperaturförändringen. Denna koefficient representeras av symbolen α för fasta ämnen och β för vätskor, och styrs av det internationella systemet för enheter.
Koefficienterna för termisk expansion varierar när det gäller fast, flytande eller gas. Var och en har olika särdrag.
Exempelvis kan expansionen av ett fast ämne ses längs en längd. Den volymetriska koefficienten är en av de mest grundläggande när det gäller vätskor och förändringarna är anmärkningsvärda i alla riktningar; denna koefficient används också vid beräkning av gasens expansion.
Negativ termisk expansion sker i vissa material som, istället för att öka i storlek med höga temperaturer, dras samman på grund av låga temperaturer.
Denna typ av termisk expansion ses vanligtvis i öppna system där riktningsinteraktioner observeras -som händer i fallet med is- eller i komplexa föreningar -som händer med vissa zeoliter, Cu2O, bland andra..
På samma sätt har en del undersökningar visat att negativ termisk expansion också sker i enkomponentgaller i kompakt form och med en central kraftinteraktion.
Ett tydligt exempel på negativ termisk expansion kan ses när vi lägger is till ett glas vatten. I detta fall orsakar inte vätskans höga temperatur på isen någon ökning i storlek utan snarare minskar isens storlek..
Vid beräkning av expansionen av ett fysiskt objekt måste det tas i beaktande att, beroende på temperaturförändringen, kan nämnda objekt öka eller dra ihop sig i storlek..
Vissa objekt kräver ingen drastisk temperaturförändring för att ändra storlek, så det är troligt att beräkningsvärdet är medelvärde.
Liksom alla processer är termisk expansion uppdelad i flera typer som förklarar varje fenomen separat. När det gäller fasta ämnen är typerna av termisk expansion linjär expansion, volymetrisk expansion och ytutvidgning.
En enda variation dominerar i linjär utvidgning. I det här fallet är den enda enheten som genomgår en förändring objektets höjd eller bredd.
Ett enkelt sätt att beräkna denna typ av utvidgning är genom att jämföra storleken på storleken före temperaturändringen med storleken på storleken efter temperaturändringen..
I fallet med volymetrisk expansion är sättet att beräkna det genom att jämföra vätskans volym före temperaturförändringen med volymen på vätskan efter temperaturförändringen. Formeln för att beräkna den är:
I fallet med ytlig utvidgning observeras en ökning av arean av en kropp eller ett objekt på grund av en förändring i temperaturen vid 1 ° C.
Denna expansion fungerar för fasta ämnen. Om du också har den linjära koefficienten kan du se att objektets storlek blir två gånger större. Formeln för att beräkna den är:
TILLF = A0 [1 + YA (TF - T0)]
I detta uttryck:
γ = koefficient för areans expansion [° C-1]
TILL0 = Initialt område
TILLF = Sista området
T0 = Initial temperatur.
TF = Slutlig temperatur
Skillnaden mellan areautvidgning och linjär utvidgning är att i den första ser du en ökning av förändringen i objektets område, och i den andra är förändringen av ett enda mått (till exempel längden eller bredden på objekt).
Rälsen som utgör spåret i ett stålbyggt tåg har en längd på 1500 m. Hur lång är longitud när temperaturen går från 24 till 45 ° C?
Data:
Lο (initial längd) = 1500 m
LF (slutlig längd) = ?
Tο (initialtemperatur) = 24 ° C
TF (slutlig temperatur) = 45 ° C
α (koefficient för linjär expansion motsvarande stål) = 11 x 10-6 ° C-1
Data ersätts med följande formel:
Du måste dock först veta värdet på temperaturdifferensen för att kunna inkludera dessa data i ekvationen. För att uppnå denna skillnad måste den högsta temperaturen subtraheras från den lägsta.
At = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C
När denna information är känd är det möjligt att använda den tidigare formeln:
Lf = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10-6 ° C-1)
Lf = 1500 m (1 + 2,31 x 10-4)
Lf = 1500 m (1.000231)
Lf = 1500,3465 m
I en gymnasium har en glasbutik en yta på 1,4 m ^ 2, om temperaturen är 21 ° C. Vad blir dess slutliga område när temperaturen ökar till 35 ° C?
Af = A0 [1 + (Tf - T0)]
Af = 1,4 mtvå [1] 204,4 x 10-6]
Af = 1,4 mtvå . 1.0002044
Af = 1.40028616 mtvå
Alla vet att allt material består av olika subatomära partiklar. Genom att ändra temperaturen, antingen höja eller sänka den, börjar dessa atomer en rörelseprocess som kan modifiera objektets form..
När temperaturen höjs börjar molekylerna röra sig snabbt på grund av ökningen av kinetisk energi och därför kommer objektets form eller volym att öka..
När det gäller negativa temperaturer händer det motsatta, i detta fall tenderar objektets volym att krympa på grund av låga temperaturer..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.