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dilatazione termica dei solidi e liquidi

E 'noto che sotto l'azione di calore particelle accelerare il suo movimento casuale. Se si riscalda il gas, le molecole che lo costituiscono, solo volare via gli uni dagli altri. Il liquido riscaldato è il primo aumento del volume, e poi iniziare evaporare. E che cosa accadrà con i solidi? Non ogni uno di loro può cambiare il loro stato di aggregazione.


espansione termica: Definizione

dilatazione termica – un cambiamento nella dimensione e la forma delle variazioni della temperatura corporea. Matematicamente, si può calcolare il coefficiente di espansione di volume, consentendo di prevedere il comportamento dei gas e liquidi in mutevoli condizioni esterne. Per ottenere gli stessi risultati per i solidi, è necessario prendere in considerazione il coefficiente di dilatazione lineare. I fisici hanno identificato una sezione tutta per questo tipo di ricerca e lo ha chiamato dilatometria.

Ingegneri e architetti hanno bisogno di conoscenza del comportamento dei vari materiali a temperature alte e basse per la progettazione di edifici, pavimentazione strade e tubi.

l'espansione dei gas

dilatazione termica è accompagnata da espansione del gas nel volume di spazio. Ha rilevato naturalisti-filosofi nei tempi antichi, ma per costruire calcoli matematici accadono solo nella fisica moderna.

Prima di tutti gli scienziati interessati alla espansione dell'aria, come sembrava loro un compito fattibile. Sono tanto zelo ha preso il caso, che ha ricevuto i risultati piuttosto contraddittori. Naturalmente, un simile risultato non soddisfa la comunità scientifica. Precisione di misura dipendeva termometro ciò che è stato usato, la pressione, e molte altre condizioni. Alcuni fisici hanno anche venire a credere che l'espansione dei gas non dipende da variazioni di temperatura. O questa dipendenza non è completa …

L'opera di Dalton e Gay-Lussac

Fisici hanno continuato a sostenere squarciagola o hanno abbandonato la misura, se non Dzhon Dalton. Lui e un altro fisico Gay-Lussac, allo stesso tempo, indipendentemente l'uno dall'altro sono stati in grado di ottenere gli stessi risultati di misura.

Lussac stava cercando di trovare la causa di un gran numero di risultati diversi, e ha rilevato che alcuni strumenti al momento l'esperienza è stata l'acqua. Naturalmente, durante il riscaldamento viene trasformata in vapore e cambiato quantità e la composizione del gas di prova. Pertanto, la prima cosa che ha fatto lo scienziato – è asciugare accuratamente tutti gli strumenti, che sono stati utilizzati per l'esperimento, e ha escluso anche una minima percentuale di umidità del gas di prova. le prime esperienze sono state più significativo dopo tutte queste manipolazioni.

Dalton affrontato questo problema più a lungo rispetto ai suoi colleghi e ha pubblicato i risultati del proprio all'inizio del XIX secolo. Si essiccato vapori di acido solforico e quindi riscaldandolo. Dopo una serie di esperimenti, John è giunto alla conclusione che tutti i gas e vapore viene ampliato di un fattore 0.376. Lussac Abbiamo ottenuto il numero 0375. Questo è stato il risultato delle indagini ufficiali.

pressione di vapore d'acqua

dilatazione termica dei gas dipende dalla loro elasticità, cioè la capacità di ritornare al volume originale. Il primo a scoprire il problema è stato Ziegler a metà del XVIII secolo. Ma i risultati dei suoi esperimenti sono troppo diverse. dati più affidabili sia Dzheyms Uatt, che viene utilizzato per caldaie ad alta temperatura Papin, e basso – barometro.

Alla fine del fisico francese del XVIII secolo Prony ha tentato di ricavare una singola formula che descrive l'elasticità del gas, ma si è scoperto ingombrante strano e difficile da usare. Dalton deciso di verificare empiricamente tutti i calcoli, utilizzando un barometro a sifone. Nonostante il fatto che la temperatura in tutti gli esperimenti è stato lo stesso, i risultati sono stati molto accurati. Così li pubblicò sotto forma di una tabella in un testo di fisica.

La teoria di evaporazione

dilatazione termica dei gas (come teoria fisica) ha subito varie modifiche. Gli scienziati hanno cercato di raggiungere i processi core che producono vapore. Anche in questo caso, abbiamo segnato un famoso fisico Dalton. Si congettura che qualsiasi spazio gassoso è saturo di vapori indipendentemente dal fatto presente nel serbatoio (indoor) qualsiasi altro gas o vapore. Pertanto, si può concludere che il fluido non evapora appena viene a contatto con l'aria atmosferica.

colonna di pressione dell'aria sulla superficie del liquido aumenta lo spazio tra gli atomi, li lacerando ed evaporazione, cioè esso promuove la formazione di vapore. Ma la coppia molecola continua a funzionare alla forza di gravità, in modo scienziati hanno pensato che la pressione atmosferica non influenza l'evaporazione dei liquidi.

l'espansione dei liquidi

liquidi espansione termica studiati in parallelo con l'espansione dei gas. La ricerca scientifica impegnata negli stessi scienziati. Per fare questo, usano un aerometry termometro, vasi comunicanti e altri strumenti.

Tutti gli esperimenti insieme e singolarmente confutato la teoria di Dalton che fluido uniforme espande in proporzione al quadrato della temperatura alla quale vengono riscaldati. Naturalmente, maggiore è la temperatura, maggiore è il volume di fluido, ma il diretto rapporto non era tra loro. E il tasso di espansione per tutti i fluidi era diverso.

dilatazione termica dell'acqua, per esempio, comincia a zero gradi centigradi e si estende al diminuire della temperatura. In precedenza, questi risultati sperimentali legato al fatto che l'acqua stessa non si espande, e il contenitore è rastremata, in cui si trova. Ma qualche tempo dopo, il fisico Deluca ancora giunto alla conclusione che la ragione va ricercata nel liquido. Ha deciso di trovare la temperatura della sua massima densità. Tuttavia, egli non è riuscito a causa di trascurare alcuni dettagli. Rumfort, che ha studiato questo fenomeno, trovato che la densità massima di acqua si osserva nell'intervallo da 4 a 5 gradi Celsius.

dilatazione termica dei corpi

Nei solidi, il meccanismo principale è quello di modificare l'ampiezza di espansione del reticolo cristallino. In parole semplici, gli atomi che compongono il materiale e solidali tra loro, iniziano a "scossa".

Legge di corpi dilatazione termica formulati come segue: qualsiasi organismo con una dimensione lineare L nel processo di riscaldamento su dT (delta T – la differenza tra la temperatura iniziale e finale) espanso di una quantità dL (delta L – è un derivato del coefficiente di dilatazione termica lineare nella lunghezza dell'oggetto e la differenza temperatura). Questa è la versione più semplice della legge, che di default tiene conto che il corpo si espande in tutte le direzioni contemporaneamente. Ma per il lavoro pratico con calcoli molto più ingombranti, dal momento che, in realtà, i materiali non si comportano come la fisica e la matematica simulato.

dilatazione termica della rotaia

Per la posa della linea ferroviaria ha sempre attirato gli ingegneri fisici, in quanto possono calcolare esattamente quanta distanza deve essere compresa tra i giunti delle rotaie per il riscaldamento o il percorso di raffreddamento non è deformato.

Come già accennato in precedenza, l'espansione termica lineare applicabile a tutti i solidi. E rotaie non ha fatto eccezione. Ma c'è un dettaglio. Rampa liberamente verifica se il corpo non è influenzato dalla forza di attrito. Le guide sono fissate alle traversine e rotaie sono saldate adiacenti, così la legge, che descrive la variazione di lunghezza, permette di superare gli ostacoli nella forma di esecuzione, e resistenza di testa.

Se rotaia non può cambiare la sua lunghezza, con un cambiamento di temperatura aumenta lo stress termico, che può allungare o comprimere. Questo fenomeno è descritto dalla legge di Hooke.