Coefficiente di espansione lineare – è possibile calcolare tutto
Tutti, per certo, hanno familiarità con il taglio delle ruote del carro. O il suono delle ruote del tram. Tutti sanno che la ragione di questo è il divario alla giunzione tra le guide. E per quello che è fatto? La risposta è semplice – per compensare l'espansione dei binari quando viene riscaldata. È anche un fatto ben noto che quando si riscalda, i corpi si espandono e, quando compressi, si contraggono. Una misura di questa espansione o contrazione è il coefficiente di espansione lineare.
La teoria molecolare dell'espansione di un corpo a riscaldamento è spiegata dall'aumento della velocità di movimento degli atomi e delle molecole della materia. Di conseguenza, nel reticolo cristallino aumenta l' ampiezza delle oscillazioni degli atomi e, di conseguenza, le dimensioni lineari del corpo aumentano. E quanto l'aumento si verifichi può essere determinato usando una formula in cui viene applicato il coefficiente di espansione lineare.
Ora dobbiamo spiegare il significato fisico del coefficiente. Mostra quanto la lunghezza del corpo aumenta di 1 ° C quando viene riscaldata. Questo valore è insignificante e ha proprie per ogni materiale. Pertanto, il coefficiente di espansione lineare dell'acciaio è 0.000011 per 1 ° C. Quale valore veramente simile è, puoi capire con un semplice esempio. Se la Terra è avvolta intorno alla Terra con un filo di ferro, la cui lunghezza è di 40.000 km, poi con un aumento di temperatura di 1 ° C, la lunghezza del filo aumenterà di 400 metri.
Il coefficiente di espansione lineare è estremamente importante per qualsiasi ingegnere. Consente di prendere in considerazione la modifica della dimensione del corpo ad una caduta di temperatura. Quindi, se durante un anno la temperatura in città cambia da più cinquanta gradi centigradi a meno cinquanta gradi, questo causerà notevoli cambiamenti nella lunghezza delle stesse rampe. Se sono solidi, il risultato sarà la loro piegatura. Qui per evitare questo fenomeno e fare un divario tra i binari quando vengono posati.
Per diversi materiali, il valore del coefficiente sarà diverso. Per l'acciaio, il suo valore è già stato dato e il coefficiente di dilatazione lineare dell'alluminio è 0.0000024 per 1 ° C.
Tuttavia, i suddetti argomenti e gli esempi subiscono una certa unilateralità. Quando si parla di aumentare la dimensione del corpo quando viene riscaldata non solo aumenta la lunghezza, ma anche altre dimensioni – larghezza e altezza. L'aumento delle dimensioni porterà ad un aumento del volume e si può parlare di un'espansione volumetrica di corpi. È vero che un tale concetto è più probabile che si applichi non ai solidi, ma ai liquidi.
Un esperimento semplice, che confermerà questo, può fare ciascuno in modo indipendente. Mettere un bollitore sul fuoco, pieno d'acqua fino alla cima. Quando l'acqua si riscalda, aumenta il volume e "scappare" dal bollitore. Ma c'è un uso positivo di questo effetto. Tutti hanno familiarità con i termometri liquidi – quella via, quella medica. Sono inoltre costruiti sull'effetto di aumentare il volume quando viene riscaldato.
Nella tecnologia, a volte ignora questo aumento porta a tristi conseguenze. Per compensare l'aumento, è necessario utilizzare misure speciali. Molti dovevano vedere una lunga fila di tubi (pipeline) posati lungo la superficie. E improvvisamente in un posto uguale i tubi formano un enorme zigzag. Questo non è un semplice zigzag, la sua grandezza è strettamente definita, mentre il coefficiente di espansione lineare è stato utilizzato nel calcolo. Un zigzag simile è stato fatto per compensare l'aumento lineare delle dimensioni dei tubi.
Potete anche dare molti esempi di utilizzo di estensioni lineari e volumetriche nella tecnica, ma gli esempi precedenti sono sufficienti per capire l'essenza del fenomeno. Naturalmente, il comportamento anomalo di alcune sostanze, la stessa acqua, è molto curioso. Al suo freddo il volume non diminuisce, ma aumenta. Questo sarà un altro fattore che conferma le proprietà uniche dell'acqua.
Quindi, in questo articolo, basata sui più semplici e più vivi esempi di vita, si definisce un concetto come l'espansione lineare degli organi e il coefficiente di espansione lineare. Sono riportati esempi di utilizzo dell'estensione nell'ingegneria e nella vita quotidiana e vengono dati i concetti dell'ordine di grandezza del coefficiente menzionato.
