Всички със сигурност са запознати с трясъка на комбитоколела. Или звукът на трамвайни колела. Всички знаят, че причината за това е пролуката в съединението между релсите. И за какво е направено? Отговорът е прост - да се компенсира разширяването на шината при нагряване. Добре известен е и фактът, че при нагряване телата се разширяват и при охлаждане те се свиват. И мярката за това разширение или свиване е коефициентът на линейно разширение.
Молекулярна теория за разширение на тялото при нагряванесе обяснява с увеличаване на скоростта на движение на атомите и молекулите на материята. В резултат на това амплитудата на атомните вибрации в кристалната решетка се увеличава и в резултат на това се увеличават линейните размери на тялото. И колко ще се случи увеличението може да се определи с помощта на формула, която прилага коефициента на линейно разширение.
Сега трябва да изясним физическия смисълкоефициент. Показва колко ще се увеличи дължината на тялото при нагряване с 1 ° C. Тази стойност е незначителна и е различна за всеки материал. По този начин коефициентът на линейно разширение на стоманата е 0,000011 на 1 ° C. Какво всъщност е подобна стойност, може да се разбере с прост пример. Ако увиете Земята с желязна тел, чиято дължина е 40 000 км, по дължината на екватора, тогава с повишаване на температурата с 1 ° С, дължината на жицата ще се увеличи с 400 метра.
Коефициентът на линейно разширение е изключителноважно за всеки инженер. Тя ви позволява да вземете предвид промяната в размера на тялото с температурни разлики. Така че, ако през годината температурата в града се промени от плюс петдесет градуса по Целзий до минус петдесет градуса по Целзий, това ще доведе до значителни промени в дължината на същите релси. Ако те са твърди, резултатът ще бъде тяхното огъване. За да се избегне подобно явление, се прави пролука между релсите, когато са положени.
Стойността на коефициента ще бъде различна за различните материали. За стоманата вече е дадена нейната стойност, а коефициентът на линейно разширение на алуминия ще бъде 0,0000024 на 1 ° C.
Горните разсъждения и примери обаче страдатнякаква едностранчивост. Когато говорим за увеличаване на размера на тяло при нагряване, се увеличава не само дължината, но и други размери - ширина и височина. Увеличаването на размера ще доведе до увеличаване на обема и тогава можем да говорим за обемно разширяване на телата. Вярно е, че тази концепция е по-скоро приложима не за твърди вещества, а за течности.
Прост експеримент за доказване на това,всеки може да го направи независимо. Поставете чайник на огъня, напълнен до самия връх с вода. Когато водата се загрее, тя ще се разшири по обем и ще „избяга“ от чайника. Но има и положителни приложения за този ефект. Всички са запознати с течните термометри - както на открито, така и на медицински. Те също са изградени върху ефекта на увеличаване на обема при нагряване.
В технологиите, понякога игнорирайки товаувеличението води до тъжни последици. За да се компенсира увеличението, трябва да се използват специални мерки. Мнозина са виждали дълъг ред тръби (тръбопроводи), положени над повърхността. И изведнъж, изневиделица, тръбите образуват огромен зигзаг. Това не е обикновен зигзаг, стойността му е строго определена; при изчисляването е използван коефициентът на линейно разширение. Подобен зигзаг е направен за компенсиране на линейното увеличение на размерите на тръбите.
Има още много примери.използвайте в техниката на линейни и обемни разширения, но дадените примери са достатъчни, за да разберете същността на явлението. Разбира се, ненормалното поведение на определени вещества, същата вода, е много любопитно. По време на замръзване обемът й не намалява, а се увеличава. Това ще бъде друг фактор, потвърждаващ уникалните свойства на водата.
Така че, в тази статия, базирана на най-простия иилюстративни примери от живота са дефинирани такова понятие като линейно разширение на телата и коефициент на линейно разширение. Дадени са примери за използване на разширението в технологиите и в ежедневието, дадени са концепции от порядъка на величината на споменатия коефициент.
