შეცვალეთ სხეულის ხაზოვანი ზომები, როდესაც გაცხელდება, ტემპერატურის ცვლილების პროპორციულად.

რაც მთავარია გაცხელებისას ნარევი ფართოვდება. ეს ადვილად აიხსნება სითბოს მექანიკური თეორიის პოზიციიდან, როდესაც გახურებული მოლეკულების ან ატომების ფრაგმენტები იწყებენ სწრაფად მსხვრევას. უ მყარიაჰ, ატომები იწყებენ უფრო დიდი ამპლიტუდით რხევას ბროლის გისოსის შუა პოზიციის გარშემო და მათ მეტი სივრცე სჭირდებათ. ომის დროს სხეული ფართოვდება. ასე რომ, იგივე აირები, უფრო დიდი, ფართოვდებიან ტემპერატურის ცვლილებებით ძლიერი მოლეკულების თერმული ნაკადის გაზრდილი სითხის გამო. დივ.ბოილ-მარიოტის კანონი, ჩარლზის კანონი, იდეალური გაზის მეტოქეობა).

თერმული გაფართოების ძირითადი კანონი გვიჩვენებს, რომ სხეულს აქვს წრფივი განზომილება ლმატერიკულ სამყაროში მისი ტემპერატურის Δ-ით გაზრდის გამო თგაფართოვდება ოდენობით? ლ, Მე ვარ ეჭვიანი:

Δ ლ = αLΔ თ

დე α — ასე წოდება ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტიმსგავსი ფორმულები გამოიყენება სხეულის ზომის, სხეულის ფართობისა და მოცულობის ცვლილებებისთვის. ინდუცირებული უმარტივესი ფორმით, თუ თერმული გაფართოების კოეფიციენტი არ არის ტემპერატურაზე ან გაფართოების მიმართულებით, სითხე თანაბრად გაფართოვდება ყველა მიმართულებით ერთი და იგივე ტიპიდან ყველაზე გამოწვეულ ფორმულამდე.

ინჟინრებისთვის თერმული გაფართოება მნიშვნელოვანი რეალობაა ცხოვრებაში. მდინარეზე ფოლადის ხიდის დაპროექტებით კონტინენტური კლიმატის მქონე ადგილზე, შეუძლებელია არ გაითვალისწინოთ შესაძლო ტემპერატურის სხვაობა -40°C-დან +40°C-მდე დროთა განმავლობაში. ასეთი განსხვავებები მოითხოვს ხიდის კონსტრუქციის შეცვლას რამდენიმე მეტრამდე და ისე, რომ ადგილი არ დაზიანდეს და არ განიცადოს ზეწოლა ზამთრის გასატეხად, დიზაინერები აშენებენ ხიდს მიმდებარე მონაკვეთებიდან. . თერმული ბუფერული სახსრები, რომლებიც არის დალუქული, მაგრამ არა მჭიდროდ დაკავშირებული კბილების რიგების ნაწილი, რომლებიც კარგად ზის ღუმელში და შეიძლება ფართოდ განსხვავდებოდეს სიცივეში. ნებისმიერ ხიდზე შეიძლება ბევრი ასეთი ბუფერი იყოს.

თუმცა, ყველა მასალა, განსაკუთრებით ის, რომელიც შეიცავს მყარ კრისტალურ სხეულებს, არ ვრცელდება თანაბრად ყველა მიმართულებით. თუმცა, ყველა მასალა არ აფართოებს სხვადასხვა ტემპერატურაზე. დანარჩენიდან ყველაზე ლამაზი კონდახი წყალია. როდესაც ცივა, წყალი თავდაპირველად იკუმშება, როგორც მდინარეების უმეტესობა. თუმცა, დაწყებული +4°C-დან 0°C-მდე გაყინვის წერტილამდე, წყალი იწყებს გაფართოებას გაციებისას და იკუმშება გაცხელებისას (ფორმულის თვალსაზრისით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ტემპერატურის დიაპაზონში 0°C-დან + 4°C წყლის გაფართოების თერმული კოეფიციენტი α იძენს უარყოფით მნიშვნელობას). ამ ძალზე იშვიათი ეფექტის გამო, დედამიწის ზღვები და ოკეანეები არ იყინება ფსკერამდე ექსტრემალურ ყინვებში: +4°C-ზე ცივი წყალი ხდება ნაკლებად სქელი, ნაკლებად თბილი და მიედინება ზედაპირზე, ეკიდება წყლის ფსკერზე ტემპერატურაზე. +4°C-ზე ზემოთ.

ის, რომ ყინულს წყლის სისქეზე დაბალი სისქე აქვს, ეს არის წყლის კიდევ ერთი (თუმცა პირველთან დაკავშირებული) ანომალიური ძალა, რომელიც აუცილებელია პლანეტის სიცოცხლისთვის. ასეთი ეფექტი რომ არ ყოფილიყო, ტირილი ჩაიძირებოდა მდინარეების, ტბების და ოკეანეების ფსკერზე, ხოლო სუნი ისევ ფსკერამდე გაიყინებოდა და ყველაფერს ცოცხალს კლავდა.

როგორც ჩანს, მყარი ნივთიერებები გაცხელებისას ზრდის მათ ძალას. ცე - თერმული გაფართოება. მოდით შევხედოთ მიზეზებს, რომლებიც იწვევს სხეულის მოცულობის გაზრდას გათბობის დროს.

ცხადია, კრისტალის ზომა იზრდება ატომებს შორის საშუალო მანძილის ზრდის გამო. ამრიგად, ტემპერატურის მატება ზრდის ბროლის ატომებს შორის საშუალო მანძილს. რა იწვევს ატომებს შორის მანძილის გაზრდას გაცხელებისას?

ბროლის ტემპერატურის ზრდა ნიშნავს თერმული ნაკადის ენერგიის ზრდას, ანუ პლანეტების ატომების თერმულ ვიბრაციას (განყოფილება 459) და, შესაბამისად, ამ ვიბრაციების ამპლიტუდის ზრდას.

თუ ატომების შეჯახების ამპლიტუდის ზრდა იწვევს მათ შორის საშუალო მნიშვნელობის ზრდას.

თუ ატომების ვიბრაცია უკიდურესად ჰარმონიული იქნებოდა, მაშინ მაგიდის კანის ატომი მიუახლოვდებოდა მის ერთ-ერთ ჭურჭელს, რამდენადაც შორს აშორებდა მეორეს და ამ ვიბრაციის გაზრდილი ამპლიტუდა არ გამოიწვევდა საშუალოს ცვლილებას. ბირთვთაშორისი ეტაპი და, შესაბამისად, თერმული გაფართოება.

სინამდვილეში, კრისტალური მედის ატომები განიცდიან ანჰარმონიულ (ანუ არა ჰარმონიულ) ვიბრაციას. ეს გამოწვეულია ატომებს შორის ურთიერთქმედების სიძლიერის ბუნებით მათ შორის სივრცეში. როგორც მითითებულია ამ თავსაბურავზე (დივ. სურ. 152 და 153), მისი სიღრმე ისეთია, რომ ატომებს შორის დიდი მანძილით ან ატომებს შორის ურთიერთქმედებით ჩნდება გრავიტაციული ძალების სახით და მნიშვნელობის ცვლილებით შეწყვეტს თქვენი ნიშნის შეცვლას და ხდება დამოუკიდებლობის ძალები, ცვლილებებისგან მზარდი შვიდკო.

ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ატომების შეჯახების "ამპლიტუდის" მატებასთან ერთად კრისტალის გაცხელების შედეგად, ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალების ზრდა აღემატება სიმძიმის ძალების ზრდას. წინააღმდეგ შემთხვევაში, როგორც ჩანს, ატომს ერთი ჭურჭლიდან მეორეზე გადაადგილება „უფრო ადვილი“ ეჩვენება. ამან, რა თქმა უნდა, შეიძლება გამოიწვიოს ატომებს შორის საშუალო მანძილის გაზრდა, რათა სხეული გაცხელდეს, როდესაც გაცხელდება.

როგორც ჩანს, მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების მიზეზი არის ატომების შეჯახების არაჰარმონიულობა ბროლის გისოსთან.

თერმული გაფართოება ძლიერ ხასიათდება წრფივი და მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტებით, რომლებიც გამოითვლება ამ გზით. ნება მიეცით სხეულს იცოცხლოს I, როდესაც ტემპერატურა იცვლება გრადუსით, იცვლება მისი წვლილი ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტში, განისაზღვრება ურთიერთმიმართებიდან.

მაშინ წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი იგივეა, რაც ტემპერატურის ერთი გრადუსით შეცვლისას. ასე რომ, მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი თავად განისაზღვრება ფორმულით

შემდეგ წყლის ტრადიციული ცვლილების კოეფიციენტი მორგებულია ერთ გრადუსზე. შემდეგ ბროლის მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი

კუბური სიმეტრიის მქონე კრისტალებისთვის, ასევე იზოტროპული მყარისთვის,

ასეთი სხეულებისგან გადაბრუნებული ბირთვი გახურების შემდეგაც კი კარგავს ბირთვს (ცხადია, უფრო დიდი დიამეტრით).

დიდ კრისტალებში (მაგალითად, ექვსკუთხა)

ხაზოვანი და მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტები პრაქტიკულად არ არის სტაბილური, რადგან ტემპერატურული ინტერვალები, რომლებშიც სუნი შეინიშნება, მცირეა, ხოლო თავად ტემპერატურა მაღალია. თერმული გაფართოების კოეფიციენტები დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და, უფრო მეტიც, ისევე, როგორც სითბოს სიმძლავრე, ისე, რომ დაბალ ტემპერატურაზე კოეფიციენტები იცვლება უფრო დაბალი ტემპერატურით ტემპერატურის კუბის პროპორციულად, ისევე როგორც სითბოს მოცულობა,

ნულამდე აბსოლუტური ნულისთვის. ეს გასაკვირი არ არის, რადგან სითბოს სიმძლავრეც და თერმული გაფართოებაც დაკავშირებულია გისოსის ვიბრაციებთან: სითბოს სიმძლავრე უზრუნველყოფს სითბოს რაოდენობას, რომელიც აუცილებელია ატომების თერმული ვიბრაციების საშუალო ენერგიის გასაზრდელად, რომელიც უნდა იყოს დეპონირებული გამაძლიერებელში აქ არის კოლივანი, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი შუა შეერთების ატომებს შორის, რომელიც შეიძლება იყოს ატომური კოლივანების ამპლიტუდის ფარგლებში

ეს გვიჩვენებს გრუნაიზენის მიერ აღმოჩენილ მნიშვნელოვან კანონს: თერმული გაფართოების კოეფიციენტის თანაფარდობა მყარი ნივთიერების ატომური სითბოს ტევადობასთან მოცემული გამოხატულებისთვის არის მუდმივი მნიშვნელობა (ასე რომ არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე).

მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების კოეფიციენტები ძალიან მცირეა, როგორც ეს ცხრილიდან ჩანს. 22. შეიყვანეთ კოეფიციენტების მნიშვნელობები ამ ცხრილში და მიიტანეთ ისინი ტემპერატურულ დიაპაზონში და

ცხრილი 22 (დივ. სკანირება) მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების კოეფიციენტები

ამ ტიპის პროდუქტებს აქვთ განსაკუთრებით დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი. ასეთი სიმძლავრე გამოიყენება, მაგალითად, კვარცში, მეორე მაგალითი შეიძლება იყოს ნიკელის და ლითონის შენადნობი (36% Ni), რომელიც ცნობილია როგორც ინვარი. ეს სიტყვები ფართოდ გამოიყენებოდა ზუსტი კორექტირებისთვის.

[ფიზიკა 24] მოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები. რესპუბლიკის აგრეგატული წისქვილი. იზრდება მოლეკულების თერმული კოლაფსის ხასიათი მყარ, იშვიათ, აირისმაგვარ სხეულებში და მისი ცვლილება ტემპერატურასთან ერთად. თერმული გაფართოება ტელ. მყარი ნივთიერებების წრფივი გაფართოება გათბობის დროს. მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების მოცულობა და რადიუსი. გადაადგილება აგრეგატის ქარხნებს შორის. ფაზის გადასვლის სითბო. რივნავაგას ფაზები. სითბოს ბალანსის კომპენსაცია.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები.

შეიძლება მოხდეს ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება ელექტრო ბუნება. Მათ შორისარის ბევრი სირთულე და წონა, რომელიც სწრაფად შეიცვლება მატებასთან ერთადდგანან მოლეკულებს შორის.სულელური vidshtovhuvannyaმხოლოდ ყველაზე პატარა ადგილებშიც კი.პრაქტიკული მეტყველების ქცევაიოგოს აგრეგაციის წისქვილიმითითებულია რა არისდომინანტი: გრავიტაციაchi ქაოტური თერმული როკ.ძალები დომინირებენ მყარ სხეულებშიურთიერთდამოკიდებულება, რომელიც სუნსინარჩუნებს ფორმას.

რესპუბლიკის აგრეგატული წისქვილი.

• შეინარჩუნოს მოცულობა და ფორმა,
• როგორც შორეული (მყარი სხეული), ისე ახლომდებარე წესრიგის (რიდინა) და სხვა ავტორიტეტების არსებობა.

განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია თერმული დარღვევა მყარ სხეულებში. მაღალზე
ტემპერატურაზე, ინტენსიური თერმული მოძრაობა იწვევს მოლეკულების ერთმანეთთან დაახლოებას.
stan, მოლეკულების მოძრაობა პროგრესული და ობერტალური. . გაზებს აქვთ 1%-ზე ნაკლები ბუნდოვანება
გავლენას ახდენს თავად მოლეკულებზე. შუალედურ ტემპერატურაზე
მოლეკულები მუდმივად მოძრაობენ სივრცეში, ცვლიან ადგილებს, პროტე
მათ შორის დგომა დიდად არ მოძრაობს, დ – სამშობლო. მოლეკულების ხასიათი
ქვეყანაში მას აქვს გირაო და პროგრესული ხასიათი (იმ მომენტში, თუ სუნი დგება
გადახტომა მდინარის ახალ პოზიციაზე).

თერმული გაფართოება ტელ.

მოლეკულების თერმული კოლაფსი ხსნის სხეულების თერმული გაფართოების ფენომენს. ზე
გაცხელებისას იზრდება მოლეკულების გირაოს ნაკადის ამპლიტუდა, რაც იწვევს
სხეულის გაზრდილი ზომა.

მყარი ნივთიერებების წრფივი გაფართოება გათბობის დროს.

მყარი ნივთიერების წრფივი გაფართოება აღწერილია ფორმულით: L=L0(1+at), სადაც a არის წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი ~10^-5 K^-1.

მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოების მოცულობა და რადიუსი.

სხეულის გაფართოების მოცულობა აღწერილია მსგავსი ფორმულით: V = V0(1+Bt), B-მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი, B = 3a.
გადაადგილება აგრეგატის ქარხნებს შორის.

რეხოვინა გვხვდება მყარ, იშვიათ და აირისებრ მდგომარეობებში. qi
ეწოდა სიტყვის საერთო ბანაკები. რეხოვინას შეუძლია გადაადგილება
გავხდები ერთმანეთის წინ. მეტყველების ტრანსფორმაციის დამახასიათებელი თვისებაა
სტაბილური ჰეტეროგენული სისტემების ჩამოყალიბების შესაძლებლობა, თუ მეტყველება შეუძლია
ნაპოვნია დაუყოვნებლივ რამდენიმე აგრეგატის ქარხანაში. ასეთი სისტემების აღწერისას
მეტყველების ფაზის უფრო ფართო ცნებების გასაგებად. მაგალითად, ქვანახშირი მყარი
აგრეგატის მცენარეს შეიძლება ჰქონდეს ორი განსხვავებული ფაზა - ბრილიანტი და გრაფიტი. ფაზა
ეწოდება სისტემის ყველა ნაწილის მთლიანობა, რომელიც მოიცავს გარეგანსაც
შეუფერხებლად და ფიზიკურად ერთგვაროვანი. მეტყველების რამდენი ეტაპია მოცემული?
ტემპერატურა და წნევა ერთმანეთის მიყოლებით იწყებს შეჯახებას და ამ დროს მასა იგივეა
ფაზები არ არის იგივე რაოდენობის ცვლილებები, ამიტომ შეგვიძლია ვისაუბროთ ფაზის თანასწორობაზე.

როგორც ჩანს, სითბოს შემოდინების ქვეშ ნაწილები აჩქარებს მათ ქაოტურ ნგრევას. როგორც კი გაზი გაცხელდება, მოლეკულები, რომლებიც მას ქმნიან, უბრალოდ იშლება. გახურებული სითხე თავდაპირველად გაიზრდება მოცულობაში, შემდეგ კი აორთქლდება. რა დაემართება მყარ სხეულებს? ყველა მათგანს არ შეუძლია შეცვალოს მათი აგრეგაციის სადგური.

თერმული გაფართოება: მოწინავე

თერმული გაფართოება არის სხეულის ზომისა და ფორმის ცვლილება ტემპერატურის ცვლილების გამო. მათემატიკურად შესაძლებელია გამოვთვალოთ მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი, რაც საშუალებას გვაძლევს ვიწინასწარმეტყველოთ გაზებისა და გაზების ქცევა მიმდინარე გონებაში, რომელიც იცვლება. მყარი სხეულებისთვის იგივე შედეგების მისაღებად აუცილებელია შემდეგი მეთოდების გამოყენება: ფიზიკოსებმა შექმნეს მთელი განყოფილება ასეთი კვლევებისთვის და მას დილატომეტრია უწოდეს.

ინჟინრებს და არქიტექტორებს სჭირდებათ ცოდნა სხვადასხვა მასალის ქცევის შესახებ მაღალი და დაბალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ სტრუქტურების, დაგებული გზებისა და მილების დიზაინისთვის.

გაზის გაფართოება

აირების თერმულ გაფართოებას თან ახლავს მათი სივრცის გაფართოება. ეს ნატურ-ფილოსოფოსებმა დიდი ხნის წინ აღნიშნეს, მაგრამ მხოლოდ თანამედროვე ფიზიკოსებს აქვთ მათემატიკური განვითარება.

კარგა ხანია, სფეროს გაფართოებით ვიყავით დაკავებულები, მაგრამ მათ წინაშე მტკიცე ამოცანები დადგა. სუფრის სუნი იმ დონემდე იყო აღებული, რომ ისინი ცდილობდნენ შესანიშნავი შედეგების მიღწევას. რა თქმა უნდა, სამეცნიერო საზოგადოება არ არის კმაყოფილი ამ შედეგით. სამყაროს სიზუსტე სხვა მდიდარი გონების ხელში იყო. ზოგიერთ ფიზიკოსს გაუჩნდა მოსაზრება, რომ აირების გაფართოება ხდება ტემპერატურის ცვლილებების გამო. მაგრამ ეს სიძუნწე არ არის მთლიანად...

რობოტი დალტონი და გეი-ლუსაკი

ფიზიკოსები იბრძოდნენ მანამ, სანამ არ გახმაურდნენ, ან უარს იტყოდნენ გადაშენებამდე, თითქოს არა ვაინი და სხვა ფიზიკოსი, გეი-ლუსაკი, ერთდროულად შეძლეს გადაშენების შედეგების შეცვლა.

ლუსაკი ცდილობდა გაერკვია ასეთი რაოდენობის სხვადასხვა შედეგის მიზეზი და აღნიშნა, რომ აღმოჩენის დროს ზოგიერთ მოწყობილობაში იყო წყალი. ბუნებრივია, გაცხელების პროცესში ის ორთქლად გადაიქცევა და ცვლის კვალი გაზების რაოდენობასა და შენახვას. პირველი, რაც უნდა გააკეთოთ, სავარჯიშოების დასრულების შემდეგ, არის ექსპერიმენტის ჩასატარებლად გამოყენებული ყველა ინსტრუმენტის გულდასმით გაშრობა და მიკვლეული გაზიდან მინიმალური რაოდენობის ტენის ჩართვა. ყველა ამ მანიპულაციის შემდეგ, პირველი რამდენიმე კვალი საიმედო აღმოჩნდა.

დალტონმა ეს კვლევები დაიწყო თავის კოლეგამდე და გამოაქვეყნა შედეგები მე-19 საუკუნის დასაწყისში. ღვინოს აშრებდნენ გოგირდმჟავას ორთქლზე და შემდეგ აცხელებდნენ. მთელი რიგი კვლევების შემდეგ ჯონმა აღმოაჩინა, რომ ყველა აირი და ორთქლი ფართოვდება 0,376 კოეფიციენტით. ლუსაკის ნომერი იყო 0,375. ეს გამოძიების ოფიციალური შედეგი გახდა.

წყლის ორთქლის გამძლეობა

გაზების თერმული გაფართოება ინახება მათი წნევის ქვეშ, რათა მან შემობრუნდეს გამოსასვლელში. აზროვნების პირველი ჯაჭვი მეთვრამეტე საუკუნის შუა ხანებში ზიგლერს მიაკვლია. მაგრამ ამ გამოძიების შედეგები განსხვავებული უნდა ყოფილიყო. უფრო საიმედო ფიგურები ამოღებულია და გამოიყენება მაღალი ტემპერატურატატ ქვაბი, ხოლო მოკლეთათვის - ბარომეტრი.

მაგალითად, მე-18 საუკუნის ბოლოს, ფრანგი ფიზიკოსი პრონი ცდილობდა გამოეყვანა ერთი ფორმულა, რომელიც აღწერდა გაზების ელასტიურობას, მაგრამ ის ძალიან მოცულობითი და რთული აღმოჩნდა ვიკორისტისთვის. დალტონმა გადაწყვიტა გადაამოწმოს სიფონის ბარომეტრთან დაკავშირებული ყველა წესი. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა სუბიექტს არ ჰქონდა ერთი და იგივე ტემპერატურა, შედეგები კიდევ უფრო ზუსტი აღმოჩნდა. ამიტომ მან ისინი ცხრილის სახით გამოაქვეყნა თავის ასისტენტთან ერთად ფიზიკაში.

აორთქლების თეორია

აირების თერმული გაფართოება (როგორც ფიზიკური თეორია) განიცადა სხვადასხვა ცვლილებები. უკვე დიდი ხანია განიხილება ორთქლის წარმოქმნის პროცესების არსი. აქ კვლავ ჩნდება ჩვენთვის უკვე ნაცნობი ფიზიკოსი დალტონი. ჩვენ ჩამოვაყალიბეთ ჰიპოთეზა, რომ ნებისმიერი სივრცე გაჯერებულია გაზის ორთქლით, მიუხედავად იმისა, თუ რა ტიპის გაზი ან ორთქლი არის ავზში (დაბინავებული). ასე რომ, თქვენ შეგიძლიათ ფულის შოვნა, რომ ქვეყანა არ აორთქლდეს, მხოლოდ ატმოსფერული ჰაერით წერტილში შესვლით.

ჰაერის წნევა შუა ზედაპირზე ზრდის სივრცეს ატომებს შორის, მოძრაობს მათ ერთ დროს და აორთქლდება, ასე რომ ორთქლი იქმნება. მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციის ძალა აგრძელებს ორთქლის მოლეკულებზე მოქმედებას, ყოველთვის იყო გათვალისწინებული, რომ ატმოსფერული წნევა გავლენას არ ახდენს აორთქლების პროცესზე.

რაიონის გაფართოება

თერმული გაფართოების მონიტორინგი ხდებოდა გაზების გაფართოების პარალელურად. ისინი თავადაც საუკუნეების მანძილზე ეწეოდნენ სამეცნიერო კვლევებს. ამ სუნისთვის გამოიყენებოდა თერმომეტრები, აერომეტრები, სამეცნიერო ინსტრუმენტები და სხვა ინსტრუმენტები.

ყველა მათგანი მჭიდროდ მიჰყვებოდა დალტონის თეორიას, რომ მსგავსი ერთეულები ფართოვდებიან იმ ტემპერატურის კვადრატის პროპორციულად, რომელზეც ისინი თბება. ბუნებრივია, რაც უფრო მაღალი იყო ტემპერატურა, მით მეტი იყო მათზე ზეწოლა, თორემ მათ შორის პირდაპირი შენახვა არ იყო. გაფართოების ეს სითხე განსხვავებული იყო ყველა ქვეყნისთვის.

მაგალითად, წყლის თერმული გაფართოება იწყება ნული გრადუსი ცელსიუსით და გრძელდება დაბალ ტემპერატურაზე. ადრე ასეთი კვლევის შედეგები ასოცირდებოდა იმ ფაქტთან, რომ თავად წყალი კი არ ფართოვდება, არამედ წყლის ხმა. და დაახლოებით ერთი საათის შემდეგ ფიზიკოსი დელუკა საბოლოოდ მივიდა იმ აზრამდე, რომ კვალის მიზეზი თავად ქვეყანაში უნდა ვეძებოთ. გსურთ იცოდეთ ყველაზე სქელი სითხის ტემპერატურა. თუმცა, ეს არ იყო განმარტებული დეტალური დეტალების ნაკლებობით. რამფორტმა, რომელმაც ამ ფენომენის შესწავლა დაიწყო, დაადგინა, რომ წყლის მაქსიმალური სისქე უნდა იყოს 4-დან 5 გრადუს ცელსიუსამდე.

Თერმული გაფართოება

მყარ სხეულებში თავის მექანიზმი ფართოვდება და ცვლის კრისტალური რქების ამპლიტუდას. იაკშჩო კაზათი მარტივი სიტყვებითატომები, რომლებიც შედიან მატერიალურ საწყობში და მჭიდროდ არიან ერთმანეთთან დაკავშირებული, იწყებენ „კანკალს“.

სხეულების თერმული გაფართოების კანონი ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: თუ L წრფივი განზომილების მქონე სხეული თბება dT-ით (დელტა T არის განსხვავება ბირთვსა და ბოლო ტემპერატურას შორის), ის ფართოვდება dL მნიშვნელობით (დელტა L არის გადაცემა. კოეფიციენტი წრფივი თერმული გაფართოება dovzhin ob'-ისთვის ეს განპირობებულია ტემპერატურის სხვაობით). ეს არის ამ კანონის უმარტივესი ვერსია, რომელშიც ნათქვამია, რომ სხეული ფართოვდება ყველა მხრიდან. ალისთვის პრაქტიკული რობოტებიბევრად უფრო რთული გამოთვლების გამოყენების ნაცვლად, რეალური მასალები არც თუ ისე რთულია, როგორც ეს ფიზიკოსებისა და მათემატიკოსების მოდელირებულია.

ფილების თერმული გაფართოება

გლუვი ფურცლის დასაფენად, ფიზიკურ ინჟინერებს ახლა მოუწოდებენ ზუსტად გამოთვალონ ნამსხვრევები, რომლებიც უნდა განთავსდეს თეფშებს შორის ისე, რომ გაცხელების ან გაგრილებისას ნაწილები არ დეფორმირდეს.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, თერმული ხაზოვანი გაფართოება სტაგნირდება ყველა მყარ სხეულში. პირველი ლიანდაგი არ იყო დამნაშავე. ალე ერთი დეტალია. ხაზოვანი ცვლილება ადვილად შეიმჩნევა იმ შემთხვევებში, როდესაც ხახუნის ძალა სხეულში არ შემოვა. შლაპები მყარად არის მიმაგრებული შპალერებზე და შედუღებული სლაპებიდან, კანონის თანახმად, რომელიც აღწერს ცხოვრების ცვლილებას, ხდება ქუსლის გადასვლა გაშვებისა და ჯოხის საყრდენების სახით.

მას შემდეგ, რაც თაროს არ შეუძლია შეცვალოს მისი დაძაბულობა, მაშინ ტემპერატურის ცვლილებით იზრდება მასში თერმული სტრესი, რომელიც შეიძლება იყოს დაჭიმული ან შეკუმშული. ეს ფენომენი აღწერილია ჰუკის კანონით.

როგორც ხელნაწერი

რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

ვოლგოგრადის არქიტექტურისა და სამოქალაქო ინჟინერიის სახელმწიფო უნივერსიტეტი

ფიზიკის დეპარტამენტი

მყარი ფილების თერმული გაფართოება

მეთოდური შესავალი ლაბორატორიული სამუშაო No10

ვოლგოგრადი2013

UDC 537(076.5)

მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოება: მეთოდი. ჩანართები ლაბორატორიული სამუშაოების წინ / შეკვეთა. , ; VolgDASA, ვოლგოგრადი, 20с.

მითითებით ლაბორატორიული რობოტებიეს არის მყარი ნივთიერების ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი. მოცემულია წრფივი და მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტების იდენტიფიცირება. ახსნილია თერმული გაფართოების ფენომენი. მოწოდებულია ვიმირუს მეთოდის აღწერა. აღწერილია Vikonanny რობოტების რიგი. დადგენილია უსაფრთხოების წესები და დაწესებულია სურსათის კონტროლი.

ყველა სპეციალობის სტუდენტებისთვის დისციპლინის "ფიზიკა"

ილ. 5. მაგიდა. 2. ბიბლიოგრ. 2 ტიტული

© ვოლგოგრადის არქიტექტურისა და მშენებლობის სახელმწიფო აკადემია, 2002 წ

© Skladannya, 2002 წ

მეტა რობოტები ─ მყარი ნივთიერების ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის გამოხატულება.

დაარეგულირეთ და დაარეგულირეთ . 1. ლითონის მილი. 2. ელექტრო გათბობის სისტემა. 3. შუქის სენსორი. 4. თერმოწყვილი. 5. მილივოლტმეტრი (ან მილიამპერმეტრი). 6. ლაბორატორიული ავტოტრანსფორმატორი (LATR).

1. თეორიულად შესავალი

გაცხელებისას ყველა სხეული ფართოვდება და სიცივისას იკუმშება. მყარი სხეულებისთვის აზრი აქვს ლაპარაკს წრფივ გაფართოებაზე. ტემპერატურაზე დამოკიდებულება უზრუნველყოფილია ელექტროგადამცემ ხაზებზე მავთულის გაცხელებისას, ორთქლის მილსადენების ვენტილაციისას, ხიდების დაძაბვის, შლაკების დაგების და ა.შ.

ასეთი გაფართოების დასახასიათებლად შემოგთავაზებთ შემდეგ მნიშვნელობებს: - იგივე სხეულის დოვჟინი K ტემპერატურაზე. სხეულის დოვჟინის ცვლილება იმავე ტემპერატურაზე გაცხელებისას http://pandia.ru/text/80/058/images /image007_40.gif" width="97" height ="52 src=">

წყლის ცვლილების თანაფარდობას, სანამ არ მოხდება ტემპერატურის ცვლილება, ეწოდება ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი:

(1)

დიდი ტემპერატურის ცვლილებებით ან მაღალი სიზუსტით, კორექტირებისა და გაფართოების კოეფიციენტის შენარჩუნება შეუძლებელია. ის მატულობს მაღალ ტემპერატურასთან ერთად და იცვლება ამ ცვლილებებით, აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ნულამდე ეცემა. ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტების მნიშვნელობები ნაჩვენებია ცხრილში. 1.

ცხრილი 1

ფორმულიდან (1) ცხადია, რომ სხეულის გაორმაგება ნებისმიერ ტემპერატურაზე

(2)

სხეულის მოცულობითი გაფართოების დასახასიათებლად შეყვანილია შემდეგი მნიშვნელობები: i – შეესაბამება სხეულის მოცულობას ტემპერატურაზე http://pandia.ru/text/80/058/images/image012_33.gif" გაცხელებისას. on

http://pandia.ru/text/80/058/images/image015_29.gif" width="168" height="52"> (3)

სხეულის მოცულობა მაღალ ტემპერატურაზე

(4)

მყარი ნივთიერებებისთვის იხილეთ ცხრილი. 1 ემატება წრფივი გაფართოების კოეფიციენტს, დარჩენილი წრფივი გაფართოებისა და მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტებს შორის არის სიმღერის კავშირის საფუძველი.

თუ მოცემული ნეკნების კუბს ავიღებთ ტემპერატურაზე (ნახ. 1), მისი მოცულობა გაცხელებისას იზრდება ნეკნების მოცულობამდე, ამიტომ შეგვიძლია შევცვალოთ (2) და (4) ფორმულები.

http://pandia.ru/text/80/058/images/image024_17.gif" width="299 height=28" height="28">

p align="justify"> წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი მყარი გამოსვლებისთვის ასევე, ამ გამოსახულებაში შესაძლებელია მივიღოთ წევრები, რომლებიც ათავსებენ a2 და a3, როგორც უსასრულოდ მცირე, უფრო დიდი სიდიდის რიცხვი, რომელიც ათავსებს a პირველ საფეხურს. ვიიდე ვარსკვლავები

იაკშჩო მასა ტილა მროდესაც ტემპერატურა იცვლება, ის მუდმივი ხდება, მაშინ სითხის სისქე უნდა ემთხვეოდეს ტემპერატურას, რადგან მოცულობა იცვლება ტემპერატურასთან ერთად. თფორმულა http://pandia.ru/text/80/058/images/image030_10.gif" width="239" height="52"> (6)

კვალის დაშლისას, დარწმუნდით, რომ ცხრილებში მითითებულია ფისის სიძლიერე 273 K. სხვა ტემპერატურაზე სიძლიერე გამოითვლება შემდეგი ფორმულით (6).

ზოგიერთ კრისტალში, გაცხელებისას, მათი წრფივი ზომები ზოგიერთი მიმართულებით განსხვავებულად იზრდება, ზოგიერთ მიმართულებით ისინი არა მხოლოდ იზრდება, არამედ იცვლება. ამ ფენომენს ე.წ ანიზოტროპია.

მყარ სხეულში ატომები განიცდიან თერმულ ვიბრაციას კრისტალური ქანების შეკრების გამო. ნახ. 2 გვიჩვენებს ორ უახლოეს ატომს, ადექით რრომელთა შორის ცვლილებები ხდება კოლოკაციის პროცესში..gif" width="76" height="25 src="> მყარი ნივთიერების ატომების თერმული დალაგების ამპლიტუდა არ აღემატება ატომებს შორის თანაბარი მანძილის 10%-ს (ერთად. X- მინიმალური მნიშვნელობა). როგორც ატომები გადავიდნენ კობის პოზიციიდან X, მაშინ მათი ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია უდრის

(7)

დე აі ბ- დადებითი დადებითი კოეფიციენტები;

- პოტენციური ენერგიის მინიმალური მნიშვნელობა.

ნახ..gif-ში (width="13" height="15"> (შეწოვის ხაზი). მრუდის მნიშვნელობის აშკარა ასიმეტრიული ბუნება ვიცით ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალა

(8)

როდესაც ატომები ერთმანეთთან ახლოსაა, ძალა და ურთიერთქმედება იძენს ცვლილების ხასიათს. თუმცა, როდესაც ჩანს, ე.ი. ძალა, რომელიც ადასტურებს მიზიდულობას..gif" width="51" height="23"> რა გამოიყენება მნიშვნელობებთან ერთად რ 0, როგორც თანაბრად მნიშვნელოვანი საკითხი. იაკბის კოეფიციენტი ბნულის მიღწევის შემდეგ გამოჩნდება პოტენციური ენერგია და ურთიერთქმედების ძალა

(9)

რაც მიუთითებდა ატომების ჰარმონიულ ვიბრაციაზე. პოტენციური ენერგიის გრაფიკი არის სიმეტრიული მრუდი (ნახ. 3, წერტილოვანი მრუდი). პოტენციური მრუდის სიმეტრიის გამო, ტემპერატურის ცვლა გამოიწვევს ატომების შეჯახების ამპლიტუდის ზრდას, წინააღმდეგ შემთხვევაში ატომებს შორის საშუალო მანძილი უცვლელი გახდება. width="59" height="24 src="> მიიყვანეთ მყარი ნივთიერებების თერმულ გაფართოებამდე.

მყარი ნივთიერებების თერმული გაფართოება გამყინვარების შემოდგომაზე ავლენს ანიზოტროპიას. მაგალითად, კალციტის კრისტალი (CaCO3) გაცხელებისას ერთი მიმართულებით ფართოვდება (O X) და სხვებში იკუმშება (დაახლოებით უ, პრო ზ). მას შემდეგ, რაც ასეთი ბროლისგან კრისტალი წარმოიქმნება, გაცხელებისას იგი ეპოქსიდად იქცევა.

2. ვიმირიუვანის მეთოდი

ნახ. 5 გვიჩვენებს ლაბორატორიულ კონფიგურაციას. LATR-დან ძაბვა მიეწოდება მილში დამონტაჟებულ ელექტრო გათბობის კოჭს, რომლის თერმული გაფართოების მონიტორინგი ხდება. მილის ერთი ბოლო მყარად არის დამაგრებული, მეორე ფხვიერია და ეყრდნობა წნევის სენსორს. მილის ტემპერატურა იზომება თერმოწყვილის გამოყენებით, მილზე ზოგიერთი გამაგრების ერთ-ერთი შეერთება. თერმო-EPS-ის დასარეგულირებლად გამოიყენება მილივოლტმეტრი (ან მილიამპერმეტრი).

3. უიკონანა რობოტის ორდენი

1. გადააბრუნეთ მილივოლტმეტრის (ან მილიამმეტრის) კავშირები „თერმოწყვილთან“ და ავტოტრანსფორმატორი „LATR“ ტერმინალთან.

2. გამოთვალეთ მილივოლტმეტრის (ან მილიამპერმეტრის) ფასი ინსტრუქციების დესკტოპის ვერსიაში მითითებული ინტერვალებისთვის.

3. გადააქციეთ სენსორის პარამეტრი ნულზე, შეხედეთ მის მასშტაბებს და გამოთვალეთ ფასი.

4. ამოიღეთ შემწეობა დეპოზიტიდან, დახურეთ LATR კიდეზე. მოაბრუნეთ LATR სახელური წლის ისრის უკან, სანამ არ გაჩერდება, დააინსტალირეთ გათბობის ელექტრო ძაბვა.

5. ლითონის მილის გათბობას თან ახლავს გათბობა, რადგან სენსორი ვიბრირებს. მილის გათბობის ტემპერატურა, რომელიც ინახება ოთახის ტემპერატურაზე, იზომება თერმოწყვილით მილივოლტმეტრისა და კალიბრაციის გრაფიკის გამოყენებით. ამ მომენტში, თუ წნევა 0,1 მმ-ზე ნაკლებია, ჩაწერეთ ცხრილში. 2 მილივოლტმეტრის ჩვენება..gif" width="65" height="23"> მმ, დაატრიალეთ LATR ღილაკი წლის ისრისკენ, სანამ არ გაჩერდება და LATR შემოახვიეთ კიდიდან.

7. დააკალიბრეთ მილივოლტმეტრის მაჩვენებელი იგივე მნიშვნელობებისთვის მმ-ებში; 0,5 მმ; 0,4 მმ; 0,3 მმ; 0.2 მმ, 0.1 მმ გაგრილების რეჟიმში.

8. კალიბრაციის სქემის დახმარებით, რომელიც მიეწოდება ლაბორატორიულ ინსტალაციას, მიუთითეთ გათბობის ტემპერატურა. კანის ღირებულებისთვის D ლროგორც გაცხელებისას, ასევე გაციებისას. იპოვეთ ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის მნიშვნელობები და შეიყვანეთ ისინი ცხრილში 2.

10. დარჩით მილიმეტრულ ქაღალდზე ხანგრძლივობის განრიგი D ლტემპერატურის ტიპი DT.

· ფრთხილად იყავით მუშაობისას. დაგვიკავშირდით რაიონებში ტორკანის სტრიმების ან ისრების გამოყენებით.

· არ დაუშვათ დანადგარის გადახურება.

· გაუმართაობის შემთხვევაში დაუკავშირდით ხატვის ლაბორანტის.

· არ წაშალოთ ინსტალაცია, რომელიც შედის ღონისძიებაში ინსტალაციის შემდეგ.

აკონტროლეთ საკვები

1. მიეცით ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის მნიშვნელობა. რა არის ამ კოეფიციენტის სიდიდის რიგი?

2. მოცულობითი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის ფიზიკური ცვლილება. რა არის სიდიდის რიგი?

3. როგორ უკავშირდება ერთმანეთს თერმული წრფივი და მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტები? დაწერეთ ფორმულა (5).

4. ახსენი თერმული გაფართოება ატომების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის მრუდის გამოყენებით.

5. როგორ განვსაზღვროთ ტემპერატურის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი?

6. როგორ შევინარჩუნოთ მყარი მასალის სისქე გაცხელებისას?

7. რას ჰქვია თერმული გაფართოების ანიზოტროპია?

8. როგორ იზომება ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ამ ლაბორატორიულ რობოტში?

ბიბლიოგრაფიული სია

1. ფიზიკის კურსი M: Vischa. სკოლა, 1999 რ.

2. ფიზიკის კურსი / , . M: ვიშა. სკოლა, 1999 რ.