Termisk fördjupning, koefficient, typer och övningar



den termisk expansion är ökningen eller variationen av olika metriska dimensioner (såsom längd eller volym) som lider av en kropp eller ett fysiskt objekt. Denna process sker på grund av ökningen av temperaturen kring materialet. Vid linjär utvidgning sker sådana förändringar i en enda dimension.

Koefficienten för denna utvidgning kan mätas genom att jämföra värdet av kvantiteten före och efter processen. Vissa material är motsatt till termisk expansion; det blir det "negativt". Det här konceptet föreslår att vissa material kontrakt när de utsätts för vissa temperaturer.  

Vad gäller fastämnen används en linjär expansionskoefficient för att beskriva dess expansion. Å andra sidan används en volymetrisk expansionskoefficient för vätskorna för att utföra beräkningarna.

I fallet med kristalliserade fasta ämnen, om det är isometriskt, kommer dilatationen att vara generell i alla kristallens dimensioner. Om det inte är isometriskt, kan olika expansionskoefficienter hittas längs kristallen och det kommer att ändra sin storlek när temperaturen ändras.

index

  • 1 Värmeutvidgningskoefficient
  • 2 Negativ termisk expansion
  • 3 typer
    • 3.1 Linjär expansion
    • 3.2 Volymetrisk utvidgning
    • 3.3 Utspridning av ytan eller området
  • 4 exempel
    • 4.1 Första övningen (linjär dilation)
    • 4.2 Andra övningen (ytlig dilatering)
  • 5 Varför sker dilatation??
  • 6 referenser

Värmeutvidgningskoefficient

Värmeutvidgningskoefficienten (Y) definieras som ändringsradien genom vilken ett material passerade på grund av förändringen i dess temperatur. Denna koefficient representeras av symbolen α för fastämnen och β för vätskor och styrs av det internationella systemet för enheter.

Värmekonduktionens koefficienter varierar när det gäller fast, flytande eller gas. Var och en har en annan särdrag.

Till exempel kan dilatationen av ett fastämne ses längs en längd. Den volymetriska koefficienten är en av de mest grundläggande vad gäller vätskor och förändringarna är anmärkningsvärda i alla riktningar; Denna koefficient används också vid beräkning av expansionen av en gas.

Negativ termisk expansion

Den negativa termiska expansionen förekommer i vissa material som, i stället för att öka sin storlek med höga temperaturer, kontrakt på grund av låga temperaturer.

Denna typ av termisk expansion ses vanligtvis i öppna system där riktningsinteraktioner observeras - i fallet med is- eller i komplexa föreningar -som bland annat vissa zeoliter, Cu2O..

En del undersökningar har också visat att negativ termisk expansion också förekommer i enkomponentgitterar i kompakt form och med en central kraftinteraktion.

Ett tydligt exempel på negativ termisk expansion kan ses när man lägger is i ett glas vatten. I detta fall orsakar inte vätskans höga temperatur på isen någon ökning i storlek, men reducerar snarare storleken på samma.

Typ

Vid beräkningen av dilatationen av ett fysiskt objekt måste det beaktas att beroende på temperaturförändringen kan föremålet öka eller minska sin storlek.

Vissa objekt kräver ingen drastisk temperaturändring för att ändra storlek, så det är troligt att det värde som kastas av beräkningarna är genomsnittligt.

Liksom alla processer är termisk expansion uppdelad i flera typer som förklarar varje fenomen separat. I fallet med fasta ämnen är typerna av termisk expansion linjär dilatation, volymetrisk dilatering och ytdilation.

Linjär dilatation

Vid linjär utvidgning dominerar en enda variation. I det här fallet är den enda enheten som genomgår en ändring objektets höjd eller bredd.

Ett enkelt sätt att beräkna denna typ av dilatation är genom att jämföra värdet av kvantiteten före temperaturförändringen med värdet av kvantiteten efter temperaturförändringen.

Volumetrisk utvidgning

Vid volymetrisk utvidgning är sättet att beräkna det genom att jämföra volymen av vätskan före temperaturförändringen med volymen av vätskan efter temperaturförändringen. Formeln för att beräkna den är:

Yta eller yta dilatation

I fallet med ytlig dilatering observeras ökningen i området hos en kropp eller ett föremål när temperaturen ändras vid 1 ° C.

Denna utvidgning fungerar för fasta ämnen. Om du också har den linjära koefficienten kan du se att objektets storlek blir dubbelt så stor. Formeln för att beräkna den är:

ENF = A0 [1 + YA (TF - T0)]

I detta uttryck:

y = expansionskoefficienten [° C-1]

EN0 = Initialt område

ENF = Slutligt område

T0 = Initial temperatur.

TF = Slutlig temperatur

Skillnaden mellan områdets dilatation och linjär utvidgning är att i den första en förändras ökningen i objektets område, och i andra änden är förändringen en enda enhetsmätning (eftersom det kan vara längden eller bredden på det fysiska objektet).

exempel

Första övningen (linjär dilation)

Räcken som utgör spåret av ett tåg byggt av stål har en längd på 1500 m. Vad blir längden vid den tidpunkt då temperaturen går från 24 till 45 ° C?

lösning

data:

L0 (initial längd) = 1500 m

LF (slutlig längd) = ?

Till (initial temperatur) = 24 ° C

TF (slutlig temperatur) = 45 ° C

a (linjär expansionskoefficient motsvarande stål) = 11 x 10-6 ° C-1

Data ersätts med följande formel:

Först måste vi dock veta värdet av temperaturskillnaden, för att inkludera dessa data i ekvationen. För att få denna differential måste du subtrahera den högsta temperaturen från det lägsta.

Δt = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C

När denna information är känd är det möjligt att använda den tidigare formeln:

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

Andra övningen (ytlig dilatering)

På högstadiet har en glasförsäljning ett område på 1,4 m ^ 2, om temperaturen är 21 ° C. Vad blir ditt sista område när temperaturen ökas till 35 ° C?

lösning

Af = A0 [1 + (Tf - T0)]

Af = 1,4 m2 [1] 204,4 x 10-6]

Af = 1,4 m2 . 1.0002044

Af = 1.40028616 m2

Varför dilation händer?

Alla vet att allt material består av olika subatomiska partiklar. Genom att ändra temperaturen, antingen höja eller sänka, börjar dessa atomer en rörelse som kan ändra formen på objektet.

När temperaturen stiger börjar molekylerna att röra sig snabbt på grund av ökningen av den kinetiska energin och därför kommer formen eller volymen av föremålet att öka.

I fallet med negativa temperaturer sker det motsatta, i det här fallet är volymen av föremålet vanligen kontraherad av de låga temperaturerna.

referenser

  1. Linjär, ytlig och volymförbrukning - Övningar. Löste återställd den 8 maj 2018, från Fisimat: fisimat.com.mx
  2. Överflödig utspädning - Olika lösningar. Hämtad den 8 maj 2018, från Fisimat: fisimat.com.mx
  3. Termisk expansion. Hämtat den 8 maj 2018, från Encyclopædia Britannica: britannica.com
  4. Termisk expansion. Hämtad den 8 maj 2018, från Hyper Physics Concepts: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  5. Termisk expansion. Hämtad den 8 maj 2018, från Lumen Learning: courses.lumenlearning.com
  6. Termisk expansion. Hämtad den 8 maj 2018, från Physics Hypertextbook: physics.info
  7. Termisk expansion. Hämtad den 8 maj 2018, från Wikipedia: en.wikipedia.org.