THERMAL DILATION: KOEPISYENT, URI AT EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Ang thermal expansion ay nadagdagan o pagkakaiba-iba ng iba't ibang sukat ng sukatan (tulad ng haba o dami) na sumasailalim sa isang pisikal na bagay o katawan. Ang prosesong ito ay nangyayari dahil sa pagtaas ng temperatura na nakapalibot sa materyal. Sa kaso ng linear dilation, ang mga pagbabagong ito ay nangyayari sa isang sukat lamang.

Ang koepisyent ng pagpapalawak na ito ay maaaring masukat sa pamamagitan ng paghahambing ng halaga ng magnitude bago at pagkatapos ng proseso. Ang ilang mga materyales ay nagdurusa sa kabaligtaran ng pagpapalawak ng thermal; iyon ay, ito ay nagiging "negatibo". Ang konsepto na ito ay nagmumungkahi na ang ilang mga materyales na kontrata kapag nakalantad sa ilang mga temperatura.

Ang pagpapalawak ng thermal sa tubig

Para sa solids, isang linear na koepisyent ng pagpapalawak ay ginagamit upang ilarawan ang kanilang paglawak. Sa kabilang banda, para sa likido ang isang koepisyent na volumetric ng pagpapalawak ay ginagamit upang maisagawa ang mga kalkulasyon.

Sa kaso ng crystallized solids, kung ito ay isometric, ang pagpapalawak ay magiging pangkalahatan sa lahat ng mga sukat ng kristal. Kung ito ay hindi isometric, ang iba't ibang mga coefficient ng pagpapalawak ay matatagpuan sa buong baso, at mababago nito ang laki nito kapag nagbabago ang temperatura.

Koepisyent ng thermic dilatation

Ang koepisyent ng thermal expansion (Y) ay tinukoy bilang ang radius ng pagbabago kung saan lumipas ang isang materyal dahil sa pagbabago sa temperatura nito. Ang koepisyent na ito ay kinakatawan ng simbolo α para sa solids at β para sa mga likido, at ginagabayan ng International System of Units.

Ang mga coefficient ng thermal expansion ay nag-iiba pagdating sa solid, likido o gas. Ang bawat isa ay may ibang kakaiba.

Halimbawa, ang pagluwang ng isang solid ay makikita sa isang haba. Ang volumetric coefficient ay isa sa pinaka pangunahing sa mga tuntunin ng likido, at ang mga pagbabago ay kapansin-pansin sa lahat ng mga direksyon; Ang koepisyent na ito ay ginagamit din sa pagkalkula ng pagpapalawak ng isang gas.

Negatibong pagpapalawak ng thermal

Ang negatibong pagpapalawak ng thermal ay nangyayari sa ilang mga materyales na, sa halip na pagtaas ng laki na may mataas na temperatura, ang kontrata dahil sa mababang temperatura.

Ang ganitong uri ng pagpapalawak ng thermal ay karaniwang nakikita sa mga bukas na sistema kung saan ang mga pakikipag-ugnayan sa direksyon ay sinusunod-sa kaso ng yelo - o sa mga kumplikadong compound-ay nangyayari sa ilang mga zeolite, Cu2O, at iba pa.

Gayundin, ipinakita ng ilang pananaliksik na ang negatibong pagpapalawak ng thermal ay nagaganap din sa solong-bahagi na mga sala-sala sa mga compact form at may interaksyon sa sentral na puwersa.

Ang isang malinaw na halimbawa ng negatibong pagpapalawak ng thermal ay makikita kapag nagdagdag kami ng yelo sa isang baso ng tubig. Sa kasong ito, ang mataas na temperatura ng likido sa yelo ay hindi nagiging sanhi ng anumang pagtaas sa laki, ngunit sa halip ang laki ng yelo ay nabawasan.

Mga Uri

Kapag kinakalkula ang pagpapalawak ng isang pisikal na bagay, dapat itong isaalang-alang na, depende sa pagbabago ng temperatura, ang sinabi ng bagay ay maaaring tumaas o sukat ng kontrata.

Ang ilang mga bagay ay hindi nangangailangan ng isang marahas na pagbabago sa temperatura upang baguhin ang kanilang laki, kaya malamang na ang halaga na ibinalik ng mga kalkulasyon ay average.

Tulad ng anumang proseso, ang pagpapalawak ng thermal ay nahahati sa ilang mga uri na magkahiwalay na ipinaliwanag ang bawat kababalaghan. Sa kaso ng solids, ang mga uri ng thermal expansion ay ang linear expansion, volumetric expansion at paglawak ng ibabaw.

Linya ng pagluwang

Ang isang solong pagkakaiba-iba ay namumuno sa linear dilation. Sa kasong ito, ang tanging yunit na sumasailalim ng pagbabago ay ang taas o lapad ng bagay.

Ang isang madaling paraan upang makalkula ang ganitong uri ng dilation ay sa pamamagitan ng paghahambing ng halaga ng magnitude bago ang pagbabago ng temperatura na may halaga ng magnitude pagkatapos ng pagbabago ng temperatura.

Pag-dilate ng volumetric

Sa kaso ng pagpapalawak ng volumetric, ang paraan upang makalkula ito ay sa pamamagitan ng paghahambing sa dami ng likido bago ang pagbabago ng temperatura sa dami ng likido pagkatapos ng pagbabago ng temperatura. Ang pormula upang makalkula ito ay:

Lumalabas sa ibabaw o lugar

Sa kaso ng paglubog ng ibabaw, ang isang pagtaas sa lugar ng isang katawan o bagay ay sinusunod dahil sa isang pagbabago sa temperatura nito sa 1 ° C.

Ang pagpapalawak na ito ay gumagana para sa solids. Kung mayroon din tayong linear coefficient, makikita natin na ang laki ng object ay 2 beses na mas malaki. Ang pormula upang makalkula ito ay:

Isang _f = A ₀

Sa expression na ito:

γ = koepisyent ng pagpapalawak ng lugar

Isang ₀ = Paunang lugar

Isang _f = Pangwakas na lugar

T ₀ = Paunang temperatura.

T _f = Pangwakas na temperatura

Ang pagkakaiba sa pagitan ng paglalagay ng lugar at linear dilation ay sa una na nakikita mo ang isang pagtaas ng pagbabago sa lugar ng bagay, at sa pangalawa ang pagbabago ay isang solong sukatan ng yunit (tulad ng haba o lapad ng pisikal na bagay).

Mga halimbawa

Unang ehersisyo (linear dilation)

Ang mga riles na bumubuo sa track ng isang tren na gawa sa bakal ay may haba na 1500 m. Ano ang magiging longitude kapag ang temperatura ay mula 24 hanggang 45 ° C?

Solusyon

Data:

Lο (paunang haba) = 1500 m

L _f (panghuling haba) =?

Tο (unang temperatura) = 24 ° C

T _f (panghuling temperatura) = 45 ° C

α (koepisyent ng linear expansion na naaayon sa bakal) = 11 x 10 ^-6 ° C ^-1

Ang data ay nahalili sa sumusunod na pormula:

Gayunpaman, dapat mo munang malaman ang halaga ng pagkakaiba-iba ng temperatura, upang maisama ang data na ito sa ekwasyon. Upang makamit ang pagkakaiba-iba na ito, ang pinakamataas na temperatura ay dapat ibawas mula sa pinakamababang.

Δt = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C

Kapag alam ang impormasyong ito, posible na gamitin ang nakaraang formula:

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

Pangalawang ehersisyo (mababaw na pagluwang)

Sa isang mataas na paaralan ang isang tindahan ng baso ay may isang lugar na 1.4 m ^ 2, kung ang temperatura ay 21 ° C. Ano ang magiging panghuling lugar nito habang tumataas ang temperatura sa 35 ° C?

Solusyon

Af = A0

Af = 1.4 m ² 204.4 x 10 ^-6 ]

Af = 1.4 m ² . 1,0002044

Af = 1.40028616 m ²

Bakit nangyayari ang dilate?

Alam ng lahat na ang lahat ng materyal ay binubuo ng iba't ibang mga subatomic particle. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng temperatura, alinman sa pagpapataas nito o pagbaba nito, nagsisimula ang mga atomo na ito ng isang proseso ng paggalaw na maaaring baguhin ang hugis ng bagay.

Kapag ang temperatura ay nakataas, ang mga molekula ay nagsisimulang ilipat mabilis dahil sa pagtaas ng kinetic enerhiya, at sa gayon ang hugis o dami ng bagay ay tataas.

Sa kaso ng negatibong temperatura, ang kabaligtaran ay nangyayari, sa kasong ito ang dami ng bagay ay may posibilidad na kumontrata dahil sa mababang temperatura.

Mga Sanggunian

1. Linear, Mababaw, at Volumetric Dilation - Magsanay. Natapos na Nabawi noong Mayo 8, 2018, mula sa Fisimat: fisimat.com.mx
2. Mababaw na Dobleng - Malutas na Pagsasanay. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa Fisimat: fisimat.com.mx
3. Pagpapalawak ng Thermal. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa Encyclopædia Britannica: britannica.com
4. Pagpapalawak ng Thermal. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa mga Konsepto sa Hyper Physics: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
5. Pagpapalawak ng Thermal. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa Lumen Learning: course.lumenlearning.com
6. Pagpapalawak ng Thermal. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa The Physics Hypertextbook: physics.info
7. Pagpapalawak ng Thermal. Nakuha noong Mayo 8, 2018, mula sa Wikipedia: en.wikipedia.org.