«Тепловое расширение тел. Термометр. Шкалы температур.
Значение теплового расширения тел в природе и технике. Особенности теплового
расширения воды»
Тепловое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при
изменении его температуры.
Причина: увеличивается температура тела -> увеличивается
скорость движения молекул -> увеличивается амплитуда колебаний ->
увеличивается расстояние между молекулами, а значит, и размеры тела.
Различные тела при нагревании расширяются по-разному,
т. к. массы молекул различны, следовательно, различается кинетическая энергия и
межмолекулярные расстояния изменяются по-разному.
Количественно тепловое расширение жидкостей и газов при
постоянном давлении характеризуется объёмным коэффициентом теплового
расширения (β).
V=V0(1+β(tконечная-tначальная))
Где V – объем тела при конечной температуре, V0 - объем
тела при начальной температуре
Для характеристики теплового расширения твёрдых тел
дополнительно вводят коэффициент линейного
теплового расширения (α)
l=l0 (1+α(tконечная-tначальная))
Где l – длина тела при конечной температуре, l0 - длина
тела при начальной температуре
Термо́метр — прибор для измерения температуры
Действие
термометра основано на тепловом расширении жидкости.
Изобретен
Галилеем в 1597 году.
Виды термометров:
·
ртутные (от -35 до 750 градусов Цельсия)
·
спиртовые (от -80 до 70 градусов Цельсия)
·
пентановые (от -200 до 35 градусов Цельсия)
Шкалы:
Шкала Фаренгейта. Фаренгейт в 1732 г . - наполнял трубки
спиртом, позже перешел к ртути. Нуль шкалы – температура смеси снега с
нашатырем или поваренной солью. Замерзание воды – 32°F .
Температура здорового человека – 96°F .
Вода кипит при 212°F .
Шкала Цельсия. Шведский физик Цельсий в 1742 г . Температура
замерзания жидкости - 0°C , а кипения - 100°C
Шкала
Кельвина. В 1848 г . английский физик
Уильям Томсон (лорд Кельвин). Точка отсчета – «абсолютный нуль» - -273,15°С. При этой температуре прекращается тепловое движение
молекул. 1°К=1°С
T(K)=t(0C )+273
На самом деле, абсолютный
нуль не достижим.
В быту и технике тепловое расширение имеет очень
большое значение. На электрических железных дорогах необходимо зимой и летом
сохранять постоянное натяжение провода, питающего энергией электровозы. Для
этого натяжение провода создается тросом, один конец которого соединен с
проводом, а другой перекинут через блок и к нему подвешен груз.
Между рельсами оставляют зазоры.
При сооружении моста один конец фермы кладется на катки.
Если этого не сделать, то при расширении летом и сжатии зимой ферма будет
расшатывать устои, на которые опирается мост.
При изготовлении ламп накаливания часть провода
проходящего внутри стекла необходимо делать из такого материала, коэффициент
расширения которого такой же как у стекла иначе оно может треснуть.
Провода ЛЭП никогда не натягивают во избежание разрыва.
Паропроводы снабжают изгибами, компенсаторами.
Тепловое расширение воздуха играет большую роль в явлениях природы. Тепловое
расширение воздуха создает движение воздушных масс в вертикальном направлении
(нагретый, менее плотный воздух поднимается вверх, холодный и менее плотный
вниз). Неравномерный нагрев воздуха в разных частях земли приводит к
возникновению ветра. Неравномерный разогрев воды создает течения в океанах.
При нагревании и охлаждении горных пород вследствие
суточных и годовых колебаний температуры (если состав породы неоднороден)
образуются трещины, что способствует разрушению пород.
Самое распространенное на поверхности Земли вещество — вода — имеет особенность, отличающую ее
от большинства других жидкостей. Она расширяется при нагревании только свыше 4
°С. От 0 до 4 °С объем воды, наоборот, при нагревании уменьшается. Таким
образом, наибольшую плотность вода имеет при 4 °С. Эти данные относятся к
пресной (химически чистой) воде. У морской воды наибольшая плотность
наблюдается примерно при 3 °С. Увеличение давления тоже понижает температуру
наибольшей плотности воды.
Комментариев нет:
Отправить комментарий