Podsumowanie „Rozszerzalność temperaturowa ciał”
• Zastosowania rozszerzalności temperaturowej ciał
• połączenia szyn kolejowych i stalowe konstrukcje mostów wymagają stosowania szczelin lub elementówdylatacyjnych
• Kable techniczne i elektryczne w instalacjach napowietrznych zmieniają swą długość, co powoduje ich zwisanie wyżej (zimą) lub niżej (latem).
• przedmioty mogące się po sobie przesuwać z pewnymi oporami, przy zmianach temperatury zmieniają wzajemne usytuowanie, powodując przy tym różnorakie szmery i trzaski często słyszalne podczas użytkowania pieców, lamp oświetleniowych, nagrzewających się urządzeń elektrycznych, a także w domu nocą, gdy temperatura spada.
• zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów można także wykorzystywać, naprawiając w prosty sposób zgniecioną piłeczkę pinpongową . Powietrze wewnątrz ogrzanej piłeczki rozszerza się i nadaje jej poprzedni kształt.
• balon zwiększa swoje rozmiary i może pęknąć, gdy z zimnego otoczenia przyniesiemy go do ciepłego pokoju.
• możliwość mierzenia temperatury za pomocą termometrów rtęciowych.
• zostawianie wolnych przestrzeni podczas lania betonu na ulicę, aby w ciepłe dni mógł wypelnić te puste miejsca.
• Użycie płytek bimetalicznych w obwodach elektrycznych.
Bimetal – płytka wykonana z dwóch różnych metali o różnych rozszerzalnościach cieplnych.
Rozszerzalność liniową określa się tylko dla ciał stałych. Przyjmuje się, że zmiana długości jest proporcjonalna do zmiany temperatury, co wyraża wzór na rozszerzalność liniową:
gdzie:
– długość przedmiotu po zmianie temperatury,
– długość początkowa,
– współczynnik rozszerzalności liniowej
- przyrost temperatury.
Współczynnik rozszerzalności oznacza o ile zwiększa się długość jednostki długości po ogrzaniu o jednostkę temperatury (1K). Wyraża się wzorem:
Jednostką współczynnika rozszerzalności liniowej jest odwrotność kelwina
Ciecze nie mają własnej długości dlatego określa się rozszerzalność objętościową opisaną wzorem
– objętość cieczy po zmianie temperatury,
– objętość początkowa,
– współczynnik rozszerzalności objętościowej
Współczynnik rozszerzalności określa o ile zwiększa się objętość 1 m³ po zwiększeniu temperatury o 1 K. Wyraża się wzorem:
Jednostką współczynnika rozszerzalności objętościowej jest taka sama jak jednostka współczynnika rozszerzalności liniowej. Rozszerzalność objętościowa i liniowa są powiązane przybliżoną relacją
Większość ciał zwiększa swą objętość w wyniku wzrostu temperatury, znanych jest jednak kilka wyjątków. Najbardziej znanym przykładem odstępstwa od reguły jest woda, która w zakresie od 0 °C do 4 °C zmniejsza swoją objętość przy wzroście temperatury.
Nikus5768