प्रकृति और प्रौद्योगिकी में निकायों का थर्मल विस्तार। प्रयोग, प्रयोग, सिद्धांत, अभ्यास, समस्या समाधान। पानी के थर्मल विस्तार की विशेषताएं

यद्यपि तापमान में परिवर्तन के साथ पिंडों के रैखिक आयाम और आयतन थोड़ा बदलते हैं, फिर भी, इस परिवर्तन को अक्सर व्यवहार में ध्यान में रखना पड़ता है; साथ ही, इस घटना का व्यापक रूप से रोजमर्रा की जिंदगी और प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है।
निकायों के थर्मल विस्तार को ध्यान में रखते हुए
यदि अन्य पिंड आकार में इस परिवर्तन को रोकते हैं, तो थर्मल विस्तार के कारण ठोस के आकार में परिवर्तन से भारी लोचदार बलों की उपस्थिति होती है। उदाहरण के लिए, 100 सेमी 2 के क्रॉस सेक्शन के साथ एक स्टील ब्रिज बीम, जब सर्दियों में -40 डिग्री सेल्सियस से गर्मियों में +40 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, अगर समर्थन इसकी लंबाई को रोकता है, तो समर्थन (तनाव) पर दबाव बनाता है 1.6 108 पा, यानी यह 1.6 106N के बल के साथ समर्थन पर कार्य करता है।
दिए गए मान निकायों के थर्मल विस्तार के लिए हुक के नियम और सूत्र (9.2.1) से प्राप्त किए जा सकते हैं।
एफ
हुक के नियम के अनुसार यांत्रिक प्रतिबल a = ^ = Ee है,
कहाँ पे? = y- - सापेक्ष बढ़ाव, और E - यंग का मापांक, "लगभग
(9.2.1) के अनुसार y1 = e = इस मान को से प्रतिस्थापित करने पर
हुक के नियम सूत्र में विस्तार करने पर, हम प्राप्त करते हैं
स्टील में यंग का मापांक E = 2.1 1011 Pa है, रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक a1 = 9 10-6K-1 है। इन आँकड़ों को व्यंजक (9.4.1) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं कि At = 80 ° C पर यांत्रिक प्रतिबल a = 1.6 108 Pa है।
चूंकि एस = 10 ~ 2 एम 2, बल एफ = एएस = 1.6 106 एन।
धातु की छड़ को ठंडा करने पर लगने वाले बलों को प्रदर्शित करने के लिए निम्नलिखित प्रयोग किया जा सकता है। हम एक लोहे की छड़ को अंत में एक छेद के साथ गर्म करते हैं, जिसमें एक कच्चा लोहा डाला जाता है (चित्र 9.5)। फिर हम इस छड़ को खांचे के साथ एक विशाल धातु स्टैंड में डालेंगे। ठंडा होने पर छड़ सिकुड़ जाती है और उसमें इतने बड़े लोचदार बल उत्पन्न हो जाते हैं कि कच्चा लोहा टूट जाता है।

चावल। 9.5
कई संरचनाओं के डिजाइन में निकायों के थर्मल विस्तार को ध्यान में रखा जाना चाहिए। उपाय किए जाने चाहिए ताकि तापमान में परिवर्तन होने पर शरीर स्वतंत्र रूप से विस्तार या अनुबंध कर सकें।
उदाहरण के लिए, यह असंभव है, उदाहरण के लिए, टेलीग्राफ तारों, साथ ही समर्थन के बीच बिजली लाइनों (बिजली लाइनों) के तारों को कसकर खींचना। गर्मियों में तारों की शिथिलता सर्दियों की तुलना में काफी अधिक होती है।
धातु की भाप पाइपलाइनों, साथ ही पानी के हीटिंग पाइपों को लूप के रूप में मोड़ (कम्पेसाटर) के साथ आपूर्ति की जानी चाहिए (चित्र। 9.6)।
आंतरिक तनाव पैदा कर सकता है- ^^
YG L . के असमान तापन के साथ ड्रिबल
सजातीय शरीर। उदाहरण के लिए, कांच- मैं हूँ
गर्म पानी डालने पर कांच की मोटी बोतल या कांच फट सकता है। सबसे पहले, एक अंजीर है। 9.6 1. बर्तन के आंतरिक भाग, जो गर्म पानी के संपर्क में होते हैं, गरम किए जाते हैं। वे फैलते हैं और बाहरी ठंडे भागों पर प्रबल दबाव डालते हैं। इसलिए, पोत का विनाश हो सकता है। एक पतला गिलास गर्म पानी डालने पर फटता नहीं है, क्योंकि इसके भीतरी और बाहरी हिस्से समान रूप से जल्दी गर्म हो जाते हैं।
क्वार्ट्ज ग्लास में रैखिक विस्तार का बहुत कम तापमान गुणांक होता है। ऐसा कांच बिना दरार, असमान ताप या शीतलन के सहन करता है। उदाहरण के लिए, ठंडे पानी को लाल-गर्म क्वार्ट्ज ग्लास फ्लास्क में डाला जा सकता है, जबकि इस प्रयोग के दौरान एक साधारण ग्लास फ्लास्क फट जाता है।
अलग-अलग सामग्री जो आवधिक हीटिंग और कूलिंग से गुजरती हैं, उन्हें केवल तभी जोड़ा जाना चाहिए जब उनके आयाम तापमान परिवर्तन के साथ समान रूप से बदलते हैं। यह बड़े उत्पाद आकारों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इसलिए, उदाहरण के लिए, लोहे और कंक्रीट को गर्म करने पर उसी तरह फैलते हैं। यही कारण है कि प्रबलित कंक्रीट व्यापक हो गया है - एक कठोर ठोस समाधान जिसे स्टील की जाली में डाला जाता है - सुदृढीकरण (चित्र 9.7)। यदि लोहे और कंक्रीट का अलग-अलग तरीकों से विस्तार हुआ, तो दैनिक और वार्षिक तापमान में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप, प्रबलित कंक्रीट संरचना जल्द ही ढह जाएगी।
कुछ और उदाहरण। बिजली के लैंप और रेडियो ट्यूबों के कांच के सिलेंडरों में मिलाए गए धातु के कंडक्टर एक मिश्र धातु (लौह और निकल) से बने होते हैं, जिसमें कांच के समान विस्तार गुणांक होता है, अन्यथा धातु के गर्म होने पर कांच फट जाएगा। कुकवेयर को ढकने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला इनेमल और जिस धातु से कुकवेयर बनाया जाता है, उसमें रैखिक विस्तार का समान गुणांक होना चाहिए। अन्यथा, इनेमल फट जाएगा जब इसके साथ कवर किए गए कुकवेयर को गर्म और ठंडा किया जाएगा।
एक तरल में महत्वपूर्ण बल भी विकसित हो सकते हैं यदि इसे एक बंद बर्तन में गर्म किया जाता है जो तरल की अनुमति नहीं देता है

विस्तार। ये बल उन जहाजों के विनाश का कारण बन सकते हैं जिनमें तरल निहित है। इसलिए, तरल की इस संपत्ति को भी माना जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, गर्म पानी के पाइप सिस्टम हमेशा सिस्टम के शीर्ष से जुड़े एक विस्तार पोत से सुसज्जित होते हैं और वातावरण के साथ संचार करते हैं। जब पाइप सिस्टम में पानी गर्म किया जाता है, तो पानी का एक छोटा हिस्सा विस्तार टैंक में चला जाता है, और इससे पानी और पाइप की तनाव की स्थिति समाप्त हो जाती है। इसी कारण से, तेल-ठंडा बिजली ट्रांसफार्मर के शीर्ष पर एक तेल विस्तार टैंक होता है। जब तापमान बढ़ता है तो टैंक में तेल का स्तर बढ़ जाता है और जब तेल ठंडा हो जाता है तो यह नीचे चला जाता है।
इंजीनियरिंग में थर्मल विस्तार का उपयोग

चावल। 9.8
थर्मोस्टेट
चित्र 9.10 योजनाबद्ध रूप से तापमान नियंत्रकों में से एक के उपकरण को दिखाता है। तापमान में परिवर्तन होने पर द्विधातु चाप 1 अपनी वक्रता बदलता है। एक धातु की प्लेट 2 इसके मुक्त सिरे से जुड़ी होती है, जो चाप के अनियंत्रित होने पर संपर्क 3 को छूती है और मुड़ने पर इससे दूर चली जाती है। यदि, उदाहरण के लिए, संपर्क 3 और प्लेट 2 एक हीटिंग डिवाइस वाले विद्युत सर्किट के सिरों 4, 5 से जुड़े होते हैं, तो संपर्क में होने पर
प्रौद्योगिकी में निकायों के थर्मल विस्तार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यहां कुछ उदाहरण दिए जा रहे हैं। दो असमान प्लेट (उदाहरण के लिए, लोहा और तांबा), एक साथ वेल्डेड, तथाकथित द्विधातु प्लेट (चित्र 9.8) बनाते हैं। गर्म होने पर, ऐसी प्लेटें झुक जाती हैं क्योंकि एक दूसरे की तुलना में अधिक मजबूती से फैलती है। स्ट्रिप्स (तांबे) में से एक, जो अधिक फैलता है, हमेशा उत्तल पक्ष पर होता है (चित्र 9.9)। द्विधातु प्लेटों की यह संपत्ति व्यापक रूप से तापमान माप और विनियमन के लिए उपयोग की जाती है।

जब संपर्क और प्लेट हटा दी जाती है, तो विद्युत सर्किट बंद हो जाएगा: उपकरण कमरे को गर्म करना शुरू कर देगा। गर्म होने पर द्विधात्वीय चाप 1, मुड़ना शुरू हो जाएगा और एक निश्चित तापमान पर प्लेट 2 को संपर्क 3 से डिस्कनेक्ट कर देगा: सर्किट टूट जाएगा, हीटिंग बंद हो जाएगा। ठंडा होने पर, चाप 1, कताई, फिर से हीटिंग डिवाइस को चालू करने के लिए मजबूर करेगा। इस प्रकार, कमरे का तापमान इस स्तर पर बना रहेगा। एक समान थर्मोस्टेट इन्क्यूबेटरों में स्थापित किया जाता है जहां एक स्थिर तापमान बनाए रखने की आवश्यकता होती है। रोजमर्रा की जिंदगी में, रेफ्रिजरेटर, बिजली के लोहे आदि में थर्मोस्टैट्स स्थापित किए जाते हैं। रेलवे कार के पहिये का रिम (बैंड) स्टील का बना होता है, बाकी का पहिया एक सस्ती धातु - कच्चा लोहा से बना होता है। पहियों पर पट्टियाँ गर्म अवस्था में लगाई जाती हैं। ठंडा होने के बाद, वे सिकुड़ जाते हैं और इसलिए मजबूती से पकड़ते हैं।
इसके अलावा, एक गर्म अवस्था में, पुली, बेयरिंग को शाफ्ट पर, लकड़ी के बैरल पर लोहे के हुप्स आदि डाल दिया जाता है। गर्म होने पर तरल पदार्थ के विस्तार और ठंडा होने पर सिकुड़ने की संपत्ति का उपयोग तापमान मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में किया जाता है - थर्मामीटर। थर्मामीटर के निर्माण के लिए पारा, अल्कोहल आदि का उपयोग तरल पदार्थ के रूप में किया जाता है।
जब निकायों का विस्तार या अनुबंध होता है, तो भारी यांत्रिक तनाव उत्पन्न होते हैं यदि अन्य निकाय आकार में परिवर्तन को रोकते हैं। तकनीक द्विधात्विक प्लेटों का उपयोग करती है जो गर्म होने पर अपना आकार बदलती हैं।

यह सर्वविदित है कि गर्म करने पर ठोस अपना आयतन बढ़ा देते हैं। यह थर्मल विस्तार है। गर्म होने पर शरीर के आयतन में वृद्धि के कारणों पर विचार करें।

यह स्पष्ट है कि क्रिस्टल का आयतन परमाणुओं के बीच औसत दूरी में वृद्धि के साथ बढ़ता है। इसका मतलब यह है कि तापमान में वृद्धि क्रिस्टल के परमाणुओं के बीच की औसत दूरी में वृद्धि पर जोर देती है। हीटिंग के दौरान परमाणुओं के बीच की दूरी में वृद्धि का क्या कारण है?

क्रिस्टल तापमान में वृद्धि का अर्थ है थर्मल गति की ऊर्जा में वृद्धि, यानी जाली में परमाणुओं के थर्मल कंपन (पृष्ठ 459 देखें), और, परिणामस्वरूप, इन कंपनों के आयाम में वृद्धि।

लेकिन परमाणुओं के कंपन आयाम में वृद्धि हमेशा उनके बीच औसत दूरी में वृद्धि नहीं करती है।

यदि परमाणुओं के कंपन सख्ती से उहार्मोनिक थे, तो प्रत्येक परमाणु अपने पड़ोसियों में से एक के पास उतना ही पहुंचेगा जितना वह दूसरे से दूर जाता है, और इसके कंपन के आयाम में वृद्धि से औसत अंतर-परमाणु दूरी में बदलाव नहीं होता है, और इसलिए थर्मल विस्तार के लिए।

वास्तव में, क्रिस्टल जालक में परमाणु एनाहार्मोनिक (अर्थात, हार्मोनिक नहीं) कंपन करते हैं। यह उनके बीच की दूरी पर / परमाणुओं के बीच बातचीत की ताकतों की निर्भरता की प्रकृति के कारण है। जैसा कि इस अध्याय की शुरुआत में संकेत दिया गया है (चित्र 152 और 153 देखें), यह निर्भरता ऐसी है कि परमाणुओं के बीच बड़ी दूरी पर, परमाणुओं के बीच बातचीत की ताकतें आकर्षक बलों के रूप में दिखाई देती हैं, और जैसे-जैसे यह दूरी घटती जाती है, वे अपना संकेत बदलते हैं और घटती दूरी के साथ तेजी से बढ़ते हुए, प्रतिकारक बल बन जाते हैं।

यह इस तथ्य की ओर जाता है कि क्रिस्टल के गर्म होने के कारण परमाणुओं के कंपन के "आयाम" में वृद्धि के साथ, परमाणुओं के बीच प्रतिकारक बलों की वृद्धि आकर्षण बलों की वृद्धि पर प्रबल होती है। दूसरे शब्दों में, एक परमाणु के लिए दूसरे से संपर्क करने की तुलना में एक पड़ोसी से दूर जाना "आसान" है। यह, निश्चित रूप से, परमाणुओं के बीच औसत दूरी में वृद्धि की ओर ले जाना चाहिए, अर्थात, गर्म होने पर शरीर के आयतन में वृद्धि।

अतः यह निष्कर्ष निकलता है कि ठोसों के ऊष्मीय प्रसार का कारण क्रिस्टल जालक में परमाणु कंपनों की सामंजस्यता है।

थर्मल विस्तार मात्रात्मक रूप से रैखिक और वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक द्वारा विशेषता है, जो निम्नानुसार निर्धारित किए जाते हैं। मान लें कि लंबाई I का एक पिंड, जब तापमान डिग्री से बदलता है, तो इसकी लंबाई बदल जाती है रैखिक विस्तार का गुणांक संबंध से निर्धारित होता है

यानी, रैखिक विस्तार का गुणांक तापमान में एक डिग्री के परिवर्तन के साथ लंबाई में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर है। उसी तरह, वॉल्यूमेट्रिक विस्तार का गुणांक सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

अर्थात्, गुणांक प्रति डिग्री आयतन में सापेक्ष परिवर्तन के बराबर है।

इन सूत्रों से यह निम्नानुसार है कि एक निश्चित तापमान पर लंबाई और मात्रा जो प्रारंभिक एक से डिग्री से भिन्न होती है, सूत्रों द्वारा व्यक्त की जाती है (एक छोटे के लिए)

शरीर की प्रारंभिक लंबाई और आयतन कहाँ हैं।

क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी के कारण, रैखिक विस्तार का गुणांक अलग-अलग दिशाओं में भिन्न हो सकता है। इसका मतलब यह है कि यदि किसी दिए गए क्रिस्टल से एक गेंद को उकेरा गया है, तो गर्म करने के बाद वह अपना गोलाकार आकार खो देगी। यह दिखाया जा सकता है कि, सबसे सामान्य मामले में, गर्म होने पर ऐसा क्षेत्र एक त्रिअक्षीय दीर्घवृत्त में बदल जाता है, जिसके अक्ष क्रिस्टल के क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों से जुड़े होते हैं।

इस दीर्घवृत्त के तीन अक्षों के साथ थर्मल विस्तार गुणांक को प्रमुख क्रिस्टल विस्तार गुणांक कहा जाता है।

यदि हम क्रिस्टल के आयतन विस्तार के गुणांक के माध्यम से उन्हें क्रमशः निरूपित करते हैं

घन समरूपता वाले क्रिस्टल के साथ-साथ आइसोट्रोपिक निकायों के लिए,

ऐसे पिंडों से तैयार की गई गेंद गर्म करने के बाद भी एक गेंद बनी रहती है (बेशक, बड़े व्यास की)।

कुछ क्रिस्टल में (उदाहरण के लिए, हेक्सागोनल)

रैखिक और वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक व्यावहारिक रूप से स्थिर रहते हैं यदि तापमान सीमा जिसमें उन्हें मापा जाता है वह छोटा होता है और तापमान स्वयं उच्च होता है। सामान्य तौर पर, थर्मल विस्तार के गुणांक तापमान पर निर्भर करते हैं और, इसके अलावा, गर्मी क्षमता के रूप में, यानी कम तापमान पर, गुणांक तापमान के घन के अनुपात में घटते तापमान के साथ घटते हैं, गर्मी की तरह झुकाव क्षमता,

निरपेक्ष शून्य पर शून्य करने के लिए। यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि गर्मी क्षमता और थर्मल विस्तार दोनों जाली कंपन से जुड़े हुए हैं: गर्मी क्षमता परमाणुओं के थर्मल कंपन की औसत ऊर्जा को बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा देती है, जो कंपन आयाम पर निर्भर करती है, जबकि थर्मल विस्तार का गुणांक परमाणुओं के बीच की औसत दूरी से सीधे संबंधित है, जो परमाणु कंपन के आयाम पर भी निर्भर करता है।

इसका तात्पर्य ग्रुनेसेन द्वारा खोजे गए एक महत्वपूर्ण कानून से है: किसी दिए गए पदार्थ के लिए एक ठोस की परमाणु ताप क्षमता के लिए थर्मल विस्तार के गुणांक का अनुपात एक स्थिर मूल्य (यानी, तापमान से स्वतंत्र) है।

ठोसों के ऊष्मीय प्रसार गुणांक आमतौर पर बहुत छोटे होते हैं, जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है। 22. इस तालिका में दिए गए गुणांक के मान और . के बीच के तापमान अंतराल को संदर्भित करते हैं

तालिका 22 (स्कैन देखें) ठोस पदार्थों के ऊष्मीय प्रसार के गुणांक

कुछ पदार्थों में थर्मल विस्तार का विशेष रूप से कम गुणांक होता है। यह गुण अलग है, उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज। एक अन्य उदाहरण निकल और लोहे का मिश्र धातु (36% नी) है, जिसे इनवर के रूप में जाना जाता है। इन पदार्थों का व्यापक रूप से सटीक उपकरण बनाने में उपयोग किया जाता है।

थर्मल विस्तार

थर्मल विस्तार- तापमान में परिवर्तन होने पर शरीर के रैखिक आयामों और आकार में परिवर्तन। मात्रात्मक रूप से, स्थिर दबाव पर तरल पदार्थ और गैसों के थर्मल विस्तार को विस्तार के आइसोबैरिक गुणांक (थर्मल विस्तार का वॉल्यूमेट्रिक गुणांक) द्वारा विशेषता है। ठोस के थर्मल विस्तार को चिह्नित करने के लिए, रैखिक थर्मल विस्तार के गुणांक को अतिरिक्त रूप से पेश किया जाता है।

इस गुण का अध्ययन करने वाली भौतिकी की शाखा कहलाती है डिलेटोमेट्री.

चर तापमान की स्थिति में काम करने वाले सभी प्रतिष्ठानों, उपकरणों और मशीनों के डिजाइन में निकायों के थर्मल विस्तार को ध्यान में रखा जाता है।

थर्मल विस्तार का मूल नियमबताता है कि संबंधित आयाम में एक रेखीय आकार वाला शरीर, उसके तापमान में वृद्धि के साथ, बराबर मात्रा में फैलता है:

,

रैखिक थर्मल विस्तार का तथाकथित गुणांक कहां है। शरीर के क्षेत्रफल और आयतन में परिवर्तन की गणना के लिए समान सूत्र उपलब्ध हैं। दिए गए सरलतम मामले में, जब थर्मल विस्तार का गुणांक तापमान या विस्तार की दिशा पर निर्भर नहीं करता है, तो पदार्थ उपरोक्त सूत्र के अनुसार सख्ती से सभी दिशाओं में समान रूप से विस्तारित होगा।

यह सभी देखें

लिंक

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

देखें कि "थर्मल विस्तार" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

गर्म करने की प्रक्रिया में शरीर के आकार में परिवर्तन। मात्रात्मक रूप से टी. पी. स्थिर दाब पर p को समदाब रेखीय गुणांक द्वारा अभिलक्षित किया जाता है। विस्तार (वॉल्यूमेट्रिक टीपी का गुणांक) ए = 1 / वीएक्स (डीवी / डीटी) पी, जहां वी एक शरीर (ठोस, तरल या गैसीय) का आयतन है, टी यह ... ... भौतिक विश्वकोश

थर्मल विस्तार, तापमान में परिवर्तन होने पर शरीर के आकार और आकार में परिवर्तन। यह वॉल्यूमेट्रिक (ठोस और रैखिक के लिए) थर्मल विस्तार के गुणांकों की विशेषता है, अर्थात। शरीर के आयतन (रैखिक आयाम) में परिवर्तन जब यह बदलता है ... ... आधुनिक विश्वकोश

गर्म होने पर शरीर के आकार में परिवर्तन; वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक की विशेषता है, और ठोस और रैखिक विस्तार के गुणांक के लिए, जहां एल रैखिक आकार में परिवर्तन है, शरीर की मात्रा का वी, तापमान का टी, सूचकांक इंगित करता है ... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

थर्मल विस्तार- - [हां.एन. लुगिंस्की, एम.एस.फ़ेज़ी ज़िलिंस्काया, वाई.एस.कबीरोव। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिक पावर इंजीनियरिंग का अंग्रेजी रूसी शब्दकोश, मॉस्को, 1999] इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के विषय, बुनियादी अवधारणाएं एन गर्मी विस्तारथर्मल विस्तार ... तकनीकी अनुवादक की मार्गदर्शिका

थर्मल विस्तार- पिंडों को गर्म करने पर उनके आकार और आकार में परिवर्तन होता है। इसके विभिन्न समुच्चय (देखें) में शरीर के अणुओं के बीच आसंजन की ताकतों में अंतर टी। पी के मूल्य को प्रभावित करता है। ठोस, जिसके अणु आपस में परस्पर क्रिया करते हैं, थोड़ा विस्तार करते हैं, तरल पदार्थ ... ... बड़ा पॉलिटेक्निक विश्वकोश

गर्म करने की प्रक्रिया में शरीर के आकार में परिवर्तन। मात्रात्मक रूप से टी. पी. निरंतर दबाव पर एक आइसोबैरिक विस्तार गुणांक (टीपी का वॉल्यूमेट्रिक गुणांक) द्वारा विशेषता है T2> T1, V प्रारंभिक शरीर की मात्रा है (तापमान अंतर T2 T1 ... ... महान सोवियत विश्वकोश

थर्मल विस्तार- iluminis plėtimasis statusas T sritis Standartizacija ir Metrologija apibrėžtis Kaitinamo kūno matmenų Padidėjimas। atitikmenys: angl. गर्मी का विस्तार; थर्मल विस्तार वोक। थर्मिसचे औसडेनंग, एफ; वार्मौसदेहनुंग, एफ रूस। थर्मल विस्तार, ... ... पेनकियाकलबिस ऐस्किनामासिस मेट्रोलोजिजोस टर्मिन, लॉडीनास

थर्मल विस्तार- सिलुमिनिस प्लैटिमासिस स्टेटसस टी sritis chemija apibrėžtis Kaitinamo kūno matmenų Padidėjimas। atitikmenys: angl. गर्मी का विस्तार; थर्मल विस्तार रूस। थर्मल विस्तार; थर्मल विस्तार ... केमिजोस टर्मिन, ऐकिनामासिस odynas

थर्मल विस्तार- iluminis plėtimasis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl। गर्मी का विस्तार; थर्मल विस्तार वोक। थर्मिसचे औसडेनंग, एफ; वार्मौसदेहनुंग, एफ रूस। थर्मल विस्तार, एन; थर्मल विस्तार, एन प्रांक। फैलाव थर्मिक, एफ; विस्तार …… फ़िज़िकोस टर्मिन, odynas

गर्म होने पर शरीर के आकार में परिवर्तन; वॉल्यूमेट्रिक विस्तार αυ = 1 / V (ΔV / VT) के गुणांक द्वारा विशेषता है, और ठोस के लिए और रैखिक विस्तार के गुणांक αl = 1 / l (Δl / ΔТ) , जहां Δl रैखिक आकार में परिवर्तन है, शरीर के आयतन का V, ... ... विश्वकोश शब्दकोश

पुस्तकें

• ठोस पदार्थों का थर्मल विस्तार, एसआई नोविकोवा, मोनोग्राफ में, ठोस के थर्मल विस्तार के मौजूदा सिद्धांतों के विभिन्न पहलुओं पर विस्तार से विचार किया जाता है: ठोस के अन्य गुणों के साथ थर्मल विस्तार के संबंध के मुद्दे, का प्रभाव ... श्रेणी: ठोस राज्य भौतिकी। क्रिस्टलोग्राफी प्रकाशक: विज्ञान,
• भौतिक विज्ञान। थर्मल घटना। ठोस और तरल पदार्थ का थर्मल विस्तार। गैसें। 9-11 ग्रेड। ओलंपियाड की तैयारी के लिए कार्य,

पिछले पैराग्राफ से, हम जानते हैं कि सभी पदार्थ कणों (परमाणु, अणु) से बने होते हैं। ये कण लगातार अराजक रूप से आगे बढ़ रहे हैं। जब किसी पदार्थ को गर्म किया जाता है तो उसके कणों की गति तेज हो जाती है। इस मामले में, कणों के बीच की दूरी बढ़ जाती है, जिससे शरीर के आकार में वृद्धि होती है।

किसी वस्तु को गर्म करने पर उसके आकार में होने वाले परिवर्तन को ऊष्मीय प्रसार कहते हैं।.

ठोस पदार्थों के ऊष्मीय प्रसार की पुष्टि अनुभव द्वारा आसानी से की जा सकती है। एक स्टील की गेंद (चित्र 87, ए, बी, सी), स्वतंत्र रूप से रिंग से गुजरती है, एक अल्कोहल लैंप पर गर्म करने के बाद फैलती है और रिंग में फंस जाती है। ठंडा होने के बाद, गेंद फिर से रिंग से स्वतंत्र रूप से गुजरती है। अनुभव से यह इस प्रकार है कि एक ठोस का आकार गर्म करने के साथ बढ़ता है, और ठंडा करने के साथ - घट जाता है।

चावल। 87

विभिन्न ठोसों का ऊष्मीय प्रसार समान नहीं होता है.

ठोस पदार्थों के थर्मल विस्तार के साथ, भारी बल दिखाई देते हैं जो पुलों को नष्ट कर सकते हैं, रेल की पटरियों को मोड़ सकते हैं और तारों को तोड़ सकते हैं। ऐसा होने से रोकने के लिए, संरचना को डिजाइन करते समय थर्मल विस्तार के कारक को ध्यान में रखा जाता है। बिजली की लाइनों के तार नीचे लटक जाते हैं (चित्र 88) ताकि सर्दियों में छोटे होने पर वे टूटें नहीं।

चावल। 88

चावल। 89

जोड़ों पर रेल में एक गैप होता है (चित्र 89)। पुलों के असर वाले हिस्सों को रोलर्स पर रखा जाता है जो कि सर्दियों और गर्मियों में पुल की लंबाई बदलने पर हिल सकते हैं (चित्र 90)।

चावल। 90

क्या द्रव को गर्म करने पर यह फैलता है? द्रवों के ऊष्मीय प्रसार की भी प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की जा सकती है। समान फ्लास्क में डालें: एक में - पानी, और दूसरे में - समान मात्रा में शराब। हम ट्यूबों के साथ स्टॉपर्स के साथ फ्लास्क बंद करते हैं। हम रबर के छल्ले (चित्र। 91, ए) के साथ ट्यूबों में पानी और अल्कोहल के प्रारंभिक स्तर को चिह्नित करते हैं। हम फ्लास्क को गर्म पानी के साथ एक कंटेनर में डालते हैं। पाइपों में जल स्तर अधिक हो जाएगा (चित्र 91, बी)। गर्म करने पर पानी और अल्कोहल फैलते हैं। लेकिन फ्लास्क की नली में अल्कोहल का स्तर अधिक होता है। इसका मतलब है कि शराब अधिक फैलती है। इसलिये, विभिन्न तरल पदार्थों का थर्मल विस्तारठोस की तरह, असमान.

चावल। 91

क्या गैसों का ऊष्मीय प्रसार होता है? हम अनुभव की सहायता से प्रश्न का उत्तर देंगे। हम एक घुमावदार ट्यूब के साथ एक डाट के साथ फ्लास्क को हवा से बंद करते हैं। ट्यूब में (चित्र 92, ए) तरल की एक बूंद है। यह आपके हाथों को फ्लास्क के करीब लाने के लिए पर्याप्त है, और बूंद दाईं ओर बढ़ने लगती है (चित्र। 92, बी)। यह हवा के ऊष्मीय विस्तार की पुष्टि करता है जब इसे थोड़ा गर्म किया जाता है। इसके अलावा, जो बहुत महत्वपूर्ण है, सभी गैसें, ठोस और तरल पदार्थ के विपरीत, गर्म होने पर उसी का विस्तार करें.

चावल। 92

सोचो और जवाब दो 1. पिंडों का ऊष्मीय प्रसार क्या कहलाता है? 2. ठोस, द्रव, गैसों के उष्मीय प्रसार (संकुचन) के उदाहरण दीजिए। 3. गैसों के ऊष्मीय प्रसार और ठोस और तरल पदार्थों के ऊष्मीय प्रसार में क्या अंतर है?

घर पर DIY

एक प्लास्टिक की बोतल और एक पतली रस ट्यूब का उपयोग करके घर पर हवा और पानी के थर्मल विस्तार पर एक प्रयोग करें। एक नोटबुक में प्रयोग के परिणामों का वर्णन करें।

जानना दिलचस्प है!

आप गर्म चाय के बाद तुरंत ठंडा पानी नहीं पी सकते। तापमान में अचानक बदलाव से अक्सर दांत खराब हो जाते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि दांत का मुख्य पदार्थ - डेंटिन - और दाँत को ढकने वाला तामचीनी एक ही तापमान परिवर्तन पर असमान रूप से फैलता है।

प्रौद्योगिकी में निकायों के थर्मल विस्तार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यहां कुछ उदाहरण दिए जा रहे हैं। दो असमान प्लेट (उदाहरण के लिए, लोहा और तांबा), एक साथ वेल्डेड, तथाकथित द्विधातु प्लेट (चित्र 9.8) बनाते हैं। गर्म होने पर, ऐसी प्लेटें झुक जाती हैं क्योंकि एक दूसरे की तुलना में अधिक मजबूती से फैलती है। स्ट्रिप्स (तांबे) में से एक, जो अधिक फैलता है, हमेशा उत्तल पक्ष पर होता है (चित्र 9.9)। द्विधातु प्लेटों की यह संपत्ति व्यापक रूप से तापमान माप और तापमान नियंत्रण के लिए उपयोग की जाती है।

थर्मोस्टेट

चित्र 9.10 योजनाबद्ध रूप से तापमान नियंत्रकों में से एक के उपकरण को दिखाता है। द्विधातु चाप 1 जब तापमान बदलता है, तो यह अपनी वक्रता को बदल देता है। एक धातु की प्लेट इसके मुक्त सिरे से जुड़ी होती है। 2, जो चाप के मुड़ने पर संपर्क 3 को छूता है और मुड़ने पर उससे दूर चला जाता है। यदि, उदाहरण के लिए, पिन 3 और प्लेट 2 सिरे से जुड़ा हुआ 4, 5 हीटिंग डिवाइस युक्त विद्युत सर्किट, फिर जब संपर्क और प्लेट संपर्क में आते हैं, तो विद्युत सर्किट बंद हो जाएगा: डिवाइस कमरे को गर्म करना शुरू कर देगा। द्विधातु चाप 1 गर्म होने पर, यह मुड़ना शुरू हो जाएगा और एक निश्चित तापमान पर प्लेट अलग हो जाएगी 2 संपर्क 3 से: सर्किट टूट गया है, हीटिंग बंद हो गया है। चाप को ठंडा करते समय 1, कताई करने से हीटर फिर से चालू हो जाएगा। इस प्रकार, कमरे का तापमान इस स्तर पर बना रहेगा। एक समान थर्मोस्टेट इन्क्यूबेटरों में स्थापित किया जाता है जहां एक स्थिर तापमान बनाए रखने की आवश्यकता होती है। रोजमर्रा की जिंदगी में, थर्मोस्टैट्स को रेफ्रिजरेटर, इलेक्ट्रिक आयरन आदि में स्थापित किया जाता है।

रेलवे कार के पहिये का रिम (बैंड) स्टील का बना होता है, बाकी का पहिया एक सस्ती धातु - कच्चा लोहा से बना होता है। पहियों पर पट्टियाँ गर्म अवस्था में लगाई जाती हैं। ठंडा होने के बाद, वे सिकुड़ जाते हैं और इसलिए मजबूती से पकड़ते हैं।

इसके अलावा, एक गर्म अवस्था में, पुली, बेयरिंग को शाफ्ट पर, लकड़ी के बैरल पर लोहे के हुप्स आदि डाल दिया जाता है। गर्म होने पर तरल पदार्थ का विस्तार और ठंडा होने पर सिकुड़ने का गुण तापमान मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में उपयोग किया जाता है - थर्मामीटर। थर्मामीटर के निर्माण के लिए पारा, अल्कोहल आदि का उपयोग तरल पदार्थ के रूप में किया जाता है।

जब निकायों का विस्तार या अनुबंध होता है, तो भारी यांत्रिक तनाव उत्पन्न होते हैं यदि अन्य निकाय आकार में परिवर्तन को रोकते हैं। तकनीक द्विधात्विक प्लेटों का उपयोग करती है जो गर्म होने पर अपना आकार बदलती हैं।

9.5। समस्या समाधान के उदाहरण

टास्क 1

बोतल के गले में फंसे कांच के डाट का व्यास, डी 0 = 2.5 सेमी। प्लग को हटाने के लिए, गर्दन को तापमान पर गर्म किया गया था टी 1 = 150 डिग्री सेल्सियस कॉर्क के पास तापमान तक गर्म होने का समय था टी 2 = 50 डिग्री सेल्सियस। अंतर कितना बड़ा है? कांच α . के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 1 = 9 · 10 -6 के -1।

समाधान।आइए हम कांच की बोतल और उसमें फंसे कॉर्क के प्रारंभिक तापमान को निरूपित करें टी 0 . फिर गर्म करने के बाद बोतल के गले का व्यास होगा