Тепловое расширение тел.

Выполнили:Титова Виктория

Петрова Кристина

7-2 класс

Тепловое расширение тел.

Тепловое расширение — изменение линейных

размеров и формы тела при изменении его температуры.

Если  вы  наблюдательны, то,  наверное,  обратили  внимание  на такие факты. Электрические  провода летом  провисают  намного  сильнее,  чем  зимой,  т.  е.  летом  они  длиннее.  Если набрать полную  бутылку  холодной  воды  и  поставить в теплое место, то  со временем часть воды из бутылки выльется, так как во время нагревания промежутки между молекулами воды расширяются. Воздушный шарик,  вынесенный  из  комнаты  на мороз, уменьшается в  объеме.

Летом железная дорога длиннее чем зимой, поэтому между рельсами железной дороги оставляют промежутки.

По этой же причине летом в жару и удлиняется металлическая линейка.

Многочисленные наблюдения убеждают нас в  том,  что,  как  правило, твердые  тела, жидкости  и  газы  во  время нагревания расширяются, а  во  время охлаждения сжимаются.

Убеждаемся в тепловом расширении твердых тел, жидкостей и газов

Тепловое расширение жидкостей и газов легко наблюдать с помощью колбы, шейка которой плотно  закупорена. Перевернем колбу,  заполненную воздухом,  в  сосуд  с  водой.  Теперь  достаточно взяться за колбу рукой, и в скором времени воздух, расширяясь в колбе,  будет выходить в виде пузырьков из трубки под водой  подкрашенной жидкостью и закупорим так, чтобы часть жидкости вошла  в трубку.

Опустим колбу в сосуд с горячей водой. В первый момент уровень жидкости  немного  снизится  и  это можно  объяснить  тем,  что  сначала  нагревается и  расширяется  колба,  а уже  потом,  нагреваясь, расширяется вода.

Выясним, как изменяются линейные

размеры твердого тела вследствие изменения температуры?

Для этого измерим длину алюминиевой трубки, нагреем  трубку, пропуская сквозь нее горячую  воду.  Спустя  некоторое время можно заметить,  что длина трубки незначительно увеличилась. Заменив алюминиевую трубку стеклянной такой же длины, мы убедимся, что в случае одинакового увеличения  температуры  длина  стеклянной трубки увеличивается намного меньше, чем длина алюминиевой. 

Таким образом,  делаем  вывод:  тепловое расширение тела 

зависит  от  вещества,  из которого  оно изготовлено.

Так почему же тела расширяются при нагревании и охлаждении?

Все вещества состоят из молекул, между которыми имеются промежутки. Если частицы удаляются друг от друга,

то объём тела увеличивается следовательно увеличивается и объём

тела. Если расстояние между молекулами уменьшается, то и объём

тела уменьшается.

Если нас спросят, какова высота Эйфелевой башни, то прежде чем ответить : «300 метров», Вы, вероятно, поинтересуетесь: в какую погоду какая высота?

Вершина Эйфелевой башни в жаркую погоду поднимается на 12 см. больше, чем в обычный день.

Вещества, сжимающиеся при нагревании.

обычная вода обладает так называемой температурной аномалией - в области температур от 0 °С до 4°С

наночастицы оксида меди, сплавов, керамики на основе фосфатов

керамики на основе молибдатов циркония или гафния.

Допустимые объёмы расширения при нагревании.

• Почему при нагревании некоторые тела разрушаются? Если в стеклянный стакан налить кипяток, то стакан может треснуть. Почему? Дело здесь в неравномерном нагреве. Стекло плохо проводит тепло, поэтому, когда мы наливаем кипяток, внутренняя поверхность стакана сразу нагревается до 100 °С, а внешняя ещё сохраняет комнатную температуру. В результате слои стекла, прилегающие к внутренней поверхности стакана, начинают расширяться, а слои, прилегающие к внешней поверхности стакана, - ещё нет.

Значение расширения Тепловое расширение тел учитывается при

конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях Тепловое расширение воздуха играет большую роль в явлениях природы. Тепловое расширение воздуха создает движение воздушных масс в вертикальном направлении. 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 образуются трещины, что способствует разрушению пород.

• 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.

• 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.

Значение теплового расширения. Пример тому – термометр. ТЕРМОМЕТР - прибор, для измерения температуры. Действие термометра основано на тепловом расширении

жидкости. Изобретен Галилеем в 1597 году.

Термометры

ртутные пентановые спиртовые

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

Спасибо за просмотр