Jeder ist mit dem Klappern des Wagens vertrautRäder. Oder das Geräusch von Straßenbahnrädern. Jeder weiß, dass der Grund dafür die Lücke an der Verbindungsstelle zwischen den Schienen ist. Und wofür ist es gemacht? Die Antwort ist einfach - um die Ausdehnung der Schiene beim Erhitzen auszugleichen. Es ist auch eine bekannte Tatsache, dass sich Körper beim Erhitzen ausdehnen und beim Abkühlen zusammenziehen. Und das Maß für diese Expansion oder Kontraktion ist der lineare Expansionskoeffizient.
Molekulare Theorie der Expansion eines Körpers beim Erhitzenwird durch eine Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit von Atomen und Materiemolekülen erklärt. Infolgedessen nimmt die Amplitude der Atomschwingungen im Kristallgitter zu und infolgedessen nehmen die linearen Abmessungen des Körpers zu. Und wie stark der Anstieg auftreten wird, kann mithilfe einer Formel bestimmt werden, die den linearen Ausdehnungskoeffizienten anwendet.
Jetzt müssen wir die physikalische Bedeutung klärenKoeffizient. Es zeigt, um wie viel sich die Körperlänge erhöht, wenn sie um 1 ° C erhitzt wird. Dieser Wert ist unbedeutend und für jedes Material unterschiedlich. Somit beträgt der lineare Ausdehnungskoeffizient von Stahl 0,000011 pro 1 ° C. Was eigentlich ein ähnlicher Wert ist, lässt sich anhand eines einfachen Beispiels verstehen. Wenn Sie die Erde mit einem Eisendraht umwickeln, dessen Länge 40.000 km entlang des Äquators beträgt, erhöht sich bei einer Temperaturerhöhung um 1 ° C die Länge des Drahtes um 400 Meter.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist extremwichtig für jeden Ingenieur. Es ermöglicht Ihnen, die Änderung der Körpergröße bei Temperaturunterschieden zu berücksichtigen. Wenn sich die Temperatur in der Stadt im Laufe des Jahres von plus fünfzig Grad Celsius auf minus fünfzig Grad Celsius ändert, führt dies zu erheblichen Änderungen der Länge derselben Schienen. Wenn sie fest sind, ist das Ergebnis ihre Biegung. Um ein solches Phänomen zu vermeiden, wird beim Verlegen ein Spalt zwischen den Schienen hergestellt.
Der Koeffizientenwert ist für verschiedene Materialien unterschiedlich. Für Stahl wurde sein Wert bereits angegeben, und der lineare Ausdehnungskoeffizient von Aluminium beträgt 0,0000024 pro 1 ° C.
Die obigen Überlegungen und Beispiele leiden jedochetwas Einseitigkeit. Wenn wir über eine Vergrößerung eines Körpers beim Erhitzen sprechen, nimmt nicht nur die Länge zu, sondern auch andere Dimensionen - Breite und Höhe. Eine Vergrößerung führt zu einer Vergrößerung des Volumens, und dann können wir über eine volumetrische Ausdehnung der Körper sprechen. Dieses Konzept ist zwar eher nicht auf Feststoffe anwendbar, sondern auf Flüssigkeiten.
Ein einfaches Experiment, um dies zu beweisen,Jeder kann es unabhängig machen. Stellen Sie einen Wasserkocher auf das Feuer, der bis zum Rand mit Wasser gefüllt ist. Wenn sich das Wasser erwärmt, nimmt sein Volumen zu und "läuft" vom Wasserkocher weg. Es gibt aber auch positive Verwendungsmöglichkeiten für diesen Effekt. Jeder kennt Flüssigkeitsthermometer - sowohl im Freien als auch in der Medizin. Sie bauen auch auf der Wirkung einer Volumensteigerung beim Erhitzen auf.
In der Technologie wird dies manchmal ignoriertZunahme führt zu traurigen Konsequenzen. Um den Anstieg auszugleichen, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Viele haben eine lange Reihe von Rohren (Pipelines) über der Oberfläche gesehen. Und plötzlich bilden die Rohre aus heiterem Himmel einen riesigen Zickzack. Dies ist kein einfacher Zickzack, sein Wert ist streng definiert, der lineare Ausdehnungskoeffizient wurde bei der Berechnung verwendet. Ein ähnlicher Zickzack wurde hergestellt, um die lineare Zunahme der Rohrabmessungen zu kompensieren.
Es gibt viele weitere Beispiele.Verwendung in der Technik der linearen und volumetrischen Erweiterungen, aber die angegebenen Beispiele reichen aus, um die Essenz des Phänomens zu verstehen. Natürlich ist das abnormale Verhalten bestimmter Substanzen, des gleichen Wassers, sehr merkwürdig. Während des Einfrierens nimmt ihr Volumen nicht ab, sondern nimmt zu. Dies ist ein weiterer Faktor, der die einzigartigen Eigenschaften von Wasser bestätigt.
Also, in diesem Artikel, basierend auf den einfachsten undanschauliche Beispiele aus dem Leben definierten ein solches Konzept wie die Längenausdehnung von Körpern und den Längenausdehnungskoeffizienten. Es werden Beispiele für die Nutzung der Expansion in Technik und im Alltag gegeben, Konzepte in der Größenordnung des genannten Koeffizienten werden gegeben.
