Nors linijiniai kūnų matmenys ir tūriai kintant temperatūrai mažai kinta, vis dėlto į šį pokytį dažnai tenka atsižvelgti praktiškai; kartu šis reiškinys plačiai naudojamas kasdieniame gyvenime ir technologijose.
Kūnų šiluminio plėtimosi apskaita
Dydžio keitimas kietosios medžiagos dėl šiluminio plėtimosi atsiranda didžiulės elastinės jėgos, jei kiti kūnai neleidžia šiam dydžio pokyčiui. Pavyzdžiui, plieninė tilto sija, kurios skerspjūvis yra 100 cm2, kaitinant nuo -40 ° C žiemą iki +40 ° C vasarą, jei atramos neleidžia jai pailgėti, sukuria spaudimą atramams (įtempimą) iki 1,6 108 Pa, t.y. veikia atramas 1,6 106N jėga.
Pateiktas vertes galima gauti iš Huko dėsnio ir kūnų šiluminio plėtimosi formulės (9.2.1).
F
Pagal Huko dėsnį mechaninis įtempis a \u003d ^ \u003d Ee,
kur? \u003d y- - santykinis pailgėjimas, a E - Youngo modulis, "o
Pagal (9.2.1) y1 \u003d e \u003d šios reikšmės pakeitimas atsižvelgiant į
reikšmingą pailgėjimą į Huko dėsnio formulę gauname
Plienui Youngo modulis E = 2,1 1011 Pa, temperatūrinis tiesinio plėtimosi koeficientas a1 = 9 10-6K-1. Pakeitę šiuos duomenis į išraišką (9.4.1), gauname, kad esant \u003d 80 ° C, mechaninis įtempis a \u003d 1,6 108 Pa.
Kadangi S = 10~2 m2, tai jėga F = aS = 1,6 106 N.
Norint parodyti jėgas, atsirandančias aušinant metalinį strypą, galima atlikti tokį eksperimentą. Įkaitiname geležinį strypą, kurio gale yra skylutė, į kurią įkišamas ketaus strypas (9.5 pav.). Tada šį strypą įkišame į masyvų metalinį stovą su grioveliais. Atvėsus strypas susitraukia, ir jame atsiranda tokios didelės tamprumo jėgos, kad ketaus strypas nutrūksta.
Ryžiai. 9.5
Projektuojant daugelį konstrukcijų reikia atsižvelgti į kūnų šiluminį plėtimąsi. Būtina imtis priemonių, kad keičiantis temperatūrai kūnai galėtų laisvai plėstis arba susitraukti.
Pavyzdžiui, neįmanoma sandariai traukti telegrafo laidų, taip pat elektros linijų (elektros linijų) laidų tarp atramų. Vasarą laidų nulenkimas pastebimai didesnis nei žiemą.
Metaliniai garo vamzdynai, kaip ir vandens šildymo vamzdžiai, turi būti su kilpų formos vingiais (kompensatoriais) (9.6 pav.).
Vidiniai įtempiai gali ^^
įpjovos su netolygiu šildymu yG L
vienalytis kūnas. Pavyzdžiui, stiklas – I I
butelis ar stiklas, pagamintas iš storo stiklo, gali sprogti įpylus karštas vanduo. Visų pirma, 9.6 1. veikia šildymas vidines dalis laivai, kurie liečiasi su karštas vanduo. Jie plečiasi ir daro didelį spaudimą išorinėms šaltoms dalims. Todėl indas gali būti sunaikintas. Plonas stiklas nesprogsta, kai į ją pilamas karštas vanduo, nes jo vidinė ir išorinė dalys įšyla vienodai greitai.
Kvarcinis stiklas turi labai žemą temperatūrinį linijinio plėtimosi koeficientą. Toks stiklas be įtrūkimų atlaiko netolygų kaitinimą ar vėsinimą. Pavyzdžiui, į raudonai įkaitusią kvarcinę stiklinę kolbą galima įpilti šalto vandens, o paprastoji stiklinė kolba tokio eksperimento metu sprogsta.
Periodiškai kaitinamos ir vėsinamos skirtingos medžiagos turėtų būti sujungtos tik tada, kai jų matmenys keičiasi taip pat, keičiantis temperatūrai. Tai ypač svarbu, kai dideli dydžiai Produktai. Taigi, pavyzdžiui, kaitinant geležis ir betonas plečiasi vienodai. Būtent todėl paplito gelžbetonis – į plienines groteles pilamas sukietinto betono tirpalas – armatūra (9.7 pav.). Jei geležis ir betonas plečiasi skirtingai, tai dėl kasdienių ir metinių temperatūrų svyravimų gelžbetonio konstrukcija greitai sugriūtų.
Dar keli pavyzdžiai. Metaliniai laidininkai, lituojami į elektros lempų ir radijo lempų stiklinius vamzdelius, gaminami iš lydinio (geležies ir nikelio), kurio plėtimosi koeficientas toks pat kaip ir stiklas, nes priešingu atveju kaitinant metalą stiklas įtrūktų. Emalio, kuriuo padengiami indai, ir metalo, iš kurio šie indai pagaminti, tiesinio plėtimosi koeficientas turi būti vienodas. Priešingu atveju, kaitinant ir vėsinant juo padengtus indus, emalis plyš.
Reikšmingas jėgas gali sukurti ir skystis, jei jis šildomas uždarame inde, kuris neleidžia skysčiui
išplėsti. Dėl šių jėgų gali sunaikinti indai, kuriuose yra skysčio. Todėl reikia atsižvelgti ir į šią skysčio savybę. Pavyzdžiui, vandens šildymo vamzdžių sistemose visada yra išplėtimo bakas, pritvirtintas prie sistemos viršaus ir išleidžiamas į atmosferą. Kai vanduo šildomas vamzdžių sistemoje, nedidelė vandens dalis patenka į išsiplėtimo baką, o tai pašalina įtemptą vandens ir vamzdžių būseną. Dėl tos pačios priežasties alyva aušinamo galios transformatoriaus viršuje yra alyvos išsiplėtimo bakas. Kylant temperatūrai alyvos lygis bake pakyla, alyvai atvėstant – mažėja.
Šiluminio plėtimosi panaudojimas inžinerijoje
Ryžiai. 9.8
termostatas
9.10 paveiksle schematiškai parodytas vieno iš temperatūros reguliatorių tipų įtaisas. Bimetalinis lankas 1 keičia savo kreivumą keičiantis temperatūrai. Prie jos laisvo galo pritvirtinta metalinė plokštelė 2, kuri, lankui išsivyniojus, paliečia kontaktą 3 ir pasisukus nuo jo tolsta. Jei, pavyzdžiui, kontaktas 3 ir plokštė 2 yra prijungti prie elektros grandinės, kurioje yra šildymo įtaisas, galų 4, 5, tada, kai jie liečiasi
Inžinerijoje plačiai naudojamas kūnų terminis plėtimasis. Štai tik keli pavyzdžiai. Dvi nepanašios plokštės (pavyzdžiui, geležies ir vario), suvirintos kartu, sudaro vadinamąją bimetalinę plokštę (9.8 pav.). Kaitinant, tokios plokštės išlinksta dėl to, kad viena plečiasi labiau nei kita. Ta juostelių (vario), kuri labiau plečiasi, visada pasirodo esanti išgaubtoje pusėje (9.9 pav.). Ši bimetalinių plokščių savybė plačiai naudojama temperatūros matavimui ir reguliavimui.
Palietus kontaktą ir plokštę, elektros grandinė užsidarys: prietaisas pradės šildyti kambarį. Bimetalinis lankas 1, kai šildomas, pradės suktis ir, esant tam tikrai temperatūrai, atjungs plokštę 2 nuo kontakto 3: grandinė nutrūks, šildymas sustos. Atvėsus, 1 lankas, atsisukęs, vėl privers šildytuvą įsijungti. Taigi kambario temperatūra bus palaikoma tokiame lygyje. Panašus termostatas įrengiamas inkubatoriuose, kur reikia palaikyti pastovią temperatūrą. Kasdieniame gyvenime termostatai montuojami šaldytuvuose, elektriniuose lygintuvuose ir pan.. Geležinkelio vagono ratų ratlankis (tvarsliava) pagamintas iš plieno, likusi rato dalis iš pigesnio metalo – ketaus. Padangos ant ratų dedamos įkaitintos. Atvėsę jie susitraukia ir todėl tvirtai laikosi.
Taip pat įkaitintoje būsenoje uždedami skriemuliai, guoliai ant velenų, geležiniai lankai ant medinių statinių ir pan.. Skysčių savybė kaitinant plėstis ir aušinant trauktis naudojama temperatūrai matuoti naudojamuose prietaisuose - termometruose. Termometrų gamyboje kaip skysčiai naudojami gyvsidabris, alkoholis ir kt.
Kai kūnai plečiasi arba susitraukia, atsiranda didžiulis mechaninis įtempis, jei kiti kūnai neleidžia keisti dydžio. Technikoje naudojamos bimetalinės plokštės, kurios kaitinant keičia savo formą.
Gerai žinoma, kad kietosios medžiagos padidina savo tūrį kaitinant. Tai yra šiluminis plėtimasis. Apsvarstykite priežastis, dėl kurių padidėja kūno tūris kaitinant.
Akivaizdu, kad kristalo tūris didėja didėjant vidutiniam atstumui tarp atomų. Tai reiškia, kad temperatūros padidėjimas padidina vidutinį atstumą tarp kristalo atomų. Kokia yra atstumo tarp atomų padidėjimo priežastis kaitinant?
Kristalų temperatūros padidėjimas reiškia energijos padidėjimą terminis judėjimas, t.y., šiluminiai atomų virpesiai gardelyje (žr. p. 459), taigi ir šių virpesių amplitudės padidėjimas.
Tačiau atomų virpesių amplitudės padidėjimas ne visada padidina vidutinį atstumą tarp jų.
Jei atomų virpesiai būtų griežtai harmoningi, tai kiekvienas atomas priartėtų prie vieno iš savo kaimynų tiek, kiek toltų nuo kito, o jo virpesių amplitudės padidėjimas nesukeltų vidutinio tarpatominio atstumo pasikeitimo. taigi ir šiluminis plėtimasis.
Tiesą sakant, atomai kristalinė gardelė daryti anharmoninius (t. y. ne harmoninius) virpesius. Taip yra dėl atomų sąveikos jėgų priklausomybės nuo atstumo tarp jų prigimties. Kaip buvo nurodyta šio skyriaus pradžioje (žr. 152 ir 153 pav.), ši priklausomybė yra tokia, kad esant dideliems atstumams tarp atomų sąveikos jėgos tarp atomų pasireiškia kaip traukos jėgos, o mažėjant šiam atstumui jos keičia savo ženklą. ir tampa atstumiančiomis jėgomis, greitai didėjančiomis mažėjant atstumui.
Tai lemia tai, kad didėjant atominių virpesių „amplitudei“ dėl kristalo kaitinimo, atstumiančių jėgų tarp atomų augimas vyrauja prieš patrauklių jėgų augimą. Kitaip tariant, atomui „lengviau“ nutolti nuo kaimyno, nei priartėti prie kito. Dėl to, žinoma, turėtų padidėti vidutinis atstumas tarp atomų, t.y., padidėti kūno tūris, kai jis šildomas.
Iš to išplaukia, kad kietųjų kūnų šiluminio plėtimosi priežastis yra atomų virpesių neharmoniškumas kristalinėje gardelėje.
Kiekybiškai šiluminis plėtimasis apibūdinamas tiesinio ir tūrinio plėtimosi koeficientais, kurie nustatomi taip. Tegul kūno ilgis I, temperatūrai kintant laipsniais, keičia savo ilgį tiesinės plėtimosi koeficientas nustatomas iš santykio
y., tiesinio plėtimosi koeficientas lygus santykiniam ilgio pokyčiui, temperatūrai pasikeitus vienu laipsniu. Panašiai tūrio plėtimosi koeficientas pateikiamas pagal
y., koeficientas lygus santykiniam tūrio pokyčiui vienam laipsniui.
Iš šių formulių matyti, kad ilgis ir tūris tam tikroje temperatūroje, besiskiriantis nuo pradinės temperatūros laipsniais, išreiškiami formulėmis (mažiems
kur yra pradinis kūno ilgis ir tūris.
Dėl kristalų anizotropijos linijinio plėtimosi koeficientas a gali būti skirtingas skirtingomis kryptimis. Tai reiškia, kad jei rutulys yra iškirptas iš tam tikro kristalo, po kaitinimo jis praras sferinę formą. Galima parodyti, kad į bendras atvejis toks rutulys kaitinant virsta triašiu elipsoidu, kurio ašys sujungtos su kristalo kristalografinėmis ašimis.
Šiluminio plėtimosi koeficientai išilgai šio elipsoido trijų ašių vadinami pagrindiniais kristalo plėtimosi koeficientais.
Jei jie atitinkamai žymimi tada kristalo tūrinio plėtimosi koeficientu
Kubinės simetrijos kristalams, taip pat izotropiniams kūnams,
Iš tokių kūnų išskaptuotas rutulys lieka rutuliukas ir pakaitinus (žinoma, didesnio skersmens).
Kai kuriuose kristaluose (pavyzdžiui, šešiakampiuose)
Tiesinio ir tūrinio plėtimosi koeficientai praktiškai išlieka pastovūs, jei temperatūrų intervalai, kuriuose jie matuojami, yra maži, o pačios temperatūros yra aukštos. Apskritai šiluminio plėtimosi koeficientai priklauso nuo temperatūros ir, be to, taip pat kaip šiluminė talpa, t.y. žemos temperatūros koeficientai mažėja mažėjant temperatūrai proporcingai temperatūros kubui, linkę, kaip ir šiluminė talpa,
iki nulio ties absoliučiu nuliu. Tai nenuostabu, nes tiek šiluminė talpa, tiek šiluminis plėtimasis yra susiję su gardelės virpesiais: šiluminė talpa suteikia šilumos kiekį, reikalingą vidutinei atomų šiluminių virpesių energijai padidinti, kuri priklauso nuo virpesių amplitudės, o šiluminio plėtimosi koeficientas yra tiesiogiai susiję su vidutiniais atstumais tarp atomų, kurie taip pat priklauso nuo atomų virpesių amplitudės.
tai reiškia svarbus įstatymas, atrado Grüneisenas: šiluminio plėtimosi koeficiento ir kietosios medžiagos atominės šiluminės talpos santykis tam tikrai medžiagai yra pastovi reikšmė (t.y. nepriklausoma nuo temperatūros).
Kietųjų kūnų šiluminio plėtimosi koeficientai paprastai yra labai maži, kaip matyti iš lentelės. 22. Šioje lentelėje pateiktos koeficiento a reikšmės nurodo temperatūros diapazoną tarp ir
22 lentelė (žr. nuskaitymą) Kietųjų medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai
Kai kurios medžiagos turi ypač mažą šiluminio plėtimosi koeficientą. Tokią savybę išskiria, pavyzdžiui, kvarcas.Kitas pavyzdys – nikelio ir geležies lydinys (36 % Ni), žinomas kaip invar.Šios medžiagos plačiai naudojamos tiksliuose prietaisuose.
šiluminis plėtimasis
šiluminis plėtimasis- kūno linijinių matmenų ir formos pasikeitimas, pasikeitus jo temperatūrai. Kiekybiškai skysčių ir dujų šiluminis plėtimasis esant pastoviam slėgiui apibūdinamas izobariniu plėtimosi koeficientu (šiluminio plėtimosi tūriniu koeficientu). Kietųjų kūnų šiluminiam plėtimuisi apibūdinti papildomai įvedamas linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas.
Fizikos studijų sekcija suteiktas turtas paskambino dilatometrija.
Į kūnų šiluminį plėtimąsi atsižvelgiama projektuojant visus įrenginius, prietaisus ir mašinas, veikiančias kintamos temperatūros sąlygomis.
Pagrindinis šiluminio plėtimosi dėsnis teigia, kad atitinkamo matmens linijinį matmenį turintis kūnas, padidėjus jo temperatūrai, plečiasi tiek, kiek:
,kur yra vadinamasis linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas. Galimos panašios formulės kūno ploto ir tūrio pokyčiams apskaičiuoti. Paprasčiausiu pateiktu atveju, kai šiluminio plėtimosi koeficientas nepriklauso nei nuo temperatūros, nei nuo plėtimosi krypties, medžiaga tolygiai plėsis visomis kryptimis griežtai pagal aukščiau pateiktą formulę.
taip pat žr
Nuorodos
Wikimedia fondas. 2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „Šiluminė plėtra“ kituose žodynuose:
Kūno dydžio pasikeitimas jį kaitinant. Kiekybiškai T. r. esant pastoviam slėgiui p apibūdinamas izobariniu koeficientu. plėtimasis (tūrio koeficientas T. p.) a \u003d 1 / VX (dV / dT) p, kur V yra kūno tūris (kietas, skystas arba dujinis), T jo ... ... Fizinė enciklopedija
Šiluminis plėtimasis, kūno dydžio ir formos pasikeitimas keičiantis jo temperatūrai. Jam būdingi tūrinio (kietųjų ir tiesinio) šiluminio plėtimosi koeficientai, t.y. kūno tūrio (linijinių matmenų) pokytis, kai jis keičiasi ... ... Šiuolaikinė enciklopedija
Kūno dydžio pasikeitimas, kai jis šildomas; apibūdinamas tūrio plėtimosi koeficientu, o kietosioms medžiagoms ir tiesinio plėtimosi koeficientu, kur l yra tiesinio dydžio pokytis, ?V kūno tūris, ?T temperatūra, indeksas rodo ... ... Didysis enciklopedinis žodynas
šiluminis plėtimasis- - [Ja.N. Luginskis, M.S. Fezi Žilinskaja, Ju.S. Kabirovas. Anglų rusų k. Elektros inžinerijos ir energetikos žodynas, Maskva, 1999 m.] Elektros inžinerijos temos, pagrindinės sąvokos EN šilumos plėtimasis terminis plėtimasis ... Techninis vertėjo vadovas
ŠILUMINIS PLĖTIMASIS- kūnų dydžio ir formos pasikeitimas juos kaitinant. Kūno molekulių sukibimo jėgų skirtumas įvairiuose jo sankaupose (žr.) turi įtakos T. r vertei. Kietosios medžiagos, kurių molekulės stipriai sąveikauja, mažai plečiasi, skysčiai ... ... Didžioji politechnikos enciklopedija
Kūno dydžio pasikeitimas jį kaitinant. Kiekybiškai T. r. esant pastoviam slėgiui, jam būdingas izobarinis plėtimosi koeficientas (tūrio koeficientas T. R.) T2 > T1, V pradinis kūno tūris (temperatūros skirtumas T2 T1 ... ... Didžioji sovietinė enciklopedija
šiluminis plėtimasis- šiluminis plėtimasis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kaitinamo kūno matmenų padidėjimas. atitikmenys: angl. šilumos plėtimasis; šiluminis plėtimasis vok. Thermische Ausdehnung, f; Wärmeausdehnung, f rus. šiluminis plėtimasis, ...... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
šiluminis plėtimasis- šiluminis plėtimasis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kaitinamo kūno matmenų padidėjimas. atitikmenys: angl. šilumos plėtimasis; šiluminis plėtimasis eng. šiluminis plėtimasis; šiluminis plėtimasis... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
šiluminis plėtimasis- šiluminis plėtimasis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. šilumos plėtimasis; šiluminis plėtimasis vok. Thermische Ausdehnung, f; Wärmeausdehnung, f rus. šiluminis plėtimasis, n; šiluminis plėtimasis, n pranc. terminis išsiplėtimas, f; plėtra… … Fizikos terminalų žodynas
Kūno dydžio pasikeitimas, kai jis šildomas; apibūdinamas tūrinio plėtimosi koeficientu αυ = 1/V (ΔV/VT)Ξ, o kietosioms medžiagoms ir tiesinio plėtimosi koeficientu αl = 1/l(Δl/ΔТ)Ξ, kur Δl yra tiesinio dydžio pokytis, Kūno tūrio ΔV, ΔТ … … enciklopedinis žodynas
Knygos
- Kietųjų kūnų terminis plėtimasis , S. I. Novikova , Monografijoje išsamiai nagrinėjami įvairūs esamų kietųjų kūnų šiluminio plėtimosi teorijų aspektai: šiluminio plėtimosi ir kitų kietųjų kūnų savybių ryšys, įtaka ... Kategorija: Kietojo kūno fizika. Kristalografija Leidykla: Mokslas,
- Fizika. Šiluminiai reiškiniai. Kietųjų ir skystųjų kūnų terminis plėtimasis. Dujos. 9-11 klasės. Pasirengimo olimpiadoms užduotys,
Iš ankstesnių pastraipų žinome, kad visos medžiagos yra sudarytos iš dalelių (atomų, molekulių). Šios dalelės nuolat juda atsitiktinai. Kai medžiaga kaitinama, jos dalelių judėjimas tampa greitesnis. Tokiu atveju atstumai tarp dalelių didėja, todėl padidėja kūno dydis.
Kūno dydžio pokytis jį kaitinant vadinamas terminiu plėtimu..
Kietųjų medžiagų terminį plėtimąsi nesunku patvirtinti eksperimentu. Plieninis rutulys (87 pav., a, b, c), laisvai einantis per žiedą, pakaitinus ant spiritinės lempos, išsiplečia ir įstringa žiede. Po aušinimo rutulys vėl laisvai praeina per žiedą. Iš patirties matyti, kad kieto kūno matmenys kaitinant didėja, o vėsinant – mažėja.
Ryžiai. 87
Įvairių kietųjų medžiagų šiluminis plėtimasis nėra vienodas.
Kietųjų medžiagų terminio plėtimosi metu, didžiulės pajėgos, kuris gali sugriauti tiltus, lenkti geležinkelio bėgius, laužyti laidus. Kad taip neatsitiktų, projektuojant konstrukciją atsižvelgiama į šiluminio plėtimosi faktorių. Elektros linijų laidai nusvyra (88 pav.), kad žiemą trumpinant nenutrūktų.
Ryžiai. 88
Ryžiai. 89
Bėgiai jungtyse turi tarpą (89 pav.). Atraminės tiltų dalys dedamos ant ritinėlių, kurie gali judėti kintant tilto ilgiui žiemą ir vasarą (90 pav.).
Ryžiai. 90
Ar skysčiai plečiasi kaitinant? Skysčių šiluminis plėtimasis gali būti patvirtintas ir eksperimentiškai. Supilkite į vienodas kolbas: į vieną - vandenį, o į kitą - tiek pat alkoholio. Kolbas uždarome kamščiais su vamzdeliais. Pradiniai lygiai vandens ir alkoholio vamzdeliuose pažymime guminiais žiedais (91 pav., a). Kolbas dedame į indą su karštu vandeniu. Vandens lygis vamzdžiuose taps aukštesnis (91 pav., b). Vanduo ir alkoholis kaitinant plečiasi. Tačiau lygis kolbos vamzdelyje su alkoholiu yra didesnis. Taigi alkoholis plečiasi labiau. Vadinasi, įvairių skysčių šiluminis plėtimasis, kaip kietos medžiagos, nevienodai.
Ryžiai. 91
Ar dujos patiria šiluminį plėtimąsi? Į klausimą atsakysime pasitelkę patirtį. Kolbą uždarome oru kamščiu su lenktu vamzdeliu. Vamzdelyje (92 pav., a) yra skysčio lašas. Pakanka priartinti rankas prie kolbos, nes lašas pradeda judėti į dešinę (92 pav., b). Tai patvirtina oro šiluminį plėtimąsi, kai jis net šiek tiek įkaista. Be to, kas yra labai svarbu, visos dujos, skirtingai nei kietosios medžiagos ir skysčiai, kaitinamos vienodai plėstis.
Ryžiai. 92
Pagalvok ir atsakyk 1. Kas vadinama šiluminiu kūnų plėtimu? 2. Pateikite kietųjų kūnų, skysčių, dujų šiluminio plėtimosi (suspaudimo) pavyzdžių. 3. Kuo dujų šiluminis plėtimasis skiriasi nuo kietųjų medžiagų ir skysčių šiluminio plėtimosi?
Padarykite tai patys namuose
Naudojant plastikinis butelys ir ploną vamzdelį sultims, namuose atlikite oro ir vandens šiluminio plėtimosi eksperimentą. Eksperimento rezultatus aprašykite sąsiuvinyje.
Įdomu žinoti!
Po karštos arbatos iš karto negerkite šalto vandens. Staigus temperatūros pokytis dažnai sukelia dantų ėduonį. Taip yra dėl to, kad pagrindinė danties medžiaga – dentinas – ir dantį dengiantis emalis, esant vienodai temperatūrai, skirtingai plečiasi.
Inžinerijoje plačiai naudojamas kūnų terminis plėtimasis. Štai tik keli pavyzdžiai. Dvi nepanašios plokštės (pavyzdžiui, geležies ir vario), suvirintos kartu, sudaro vadinamąją bimetalinę plokštę (9.8 pav.). Kaitinant, tokios plokštės išlinksta dėl to, kad viena plečiasi labiau nei kita. Ta juostelių (vario), kuri labiau plečiasi, visada pasirodo esanti išgaubtoje pusėje (9.9 pav.). Ši bimetalinių juostų savybė plačiai naudojama temperatūros matavimui ir reguliavimui.
termostatas
9.10 paveiksle schematiškai parodytas vieno iš temperatūros reguliatorių tipų įtaisas. Bimetalinis lankas 1 keičia savo kreivumą, kai keičiasi temperatūra. Prie jo laisvo galo pritvirtinta metalinė plokštė. 2, kuris išvyniodamas lanką paliečia kontaktą 3, o pasisukęs nutolsta nuo jo. Jei, pavyzdžiui, kontaktas 3 ir plokštelė 2 pritvirtintas prie galų 4, 5 elektros grandinė, kurioje yra šildymo prietaisas, tada, kai kontaktas ir plokštė susiliečia, elektros grandinė užsidarys: prietaisas pradės šildyti patalpą. Bimetalinis lankas 1 kaitinant jis pradės suktis ir esant tam tikrai temperatūrai atjungs plokštę 2 nuo 3 kaiščio: grandinės pertraukos, šildymas sustoja. Atvėsus lankas 1, atsukdami, vėl privers įjungti šildymo įrenginį. Taigi kambario temperatūra bus palaikoma tokiame lygyje. Panašus termostatas įrengiamas inkubatoriuose, kur reikia palaikyti pastovią temperatūrą. Kasdieniame gyvenime termostatai montuojami šaldytuvuose, elektriniuose lygintuvuose ir kt.
Geležinkelio vagonų rato ratlankis (padanga) pagamintas iš plieno, likusi rato dalis iš pigesnio metalo – ketaus. Padangos ant ratų dedamos įkaitintos. Atvėsę jie susitraukia ir todėl tvirtai laikosi.
Taip pat įkaitintoje būsenoje uždedami skriemuliai, guoliai ant velenų, geležiniai lankai ant medinių statinių ir pan.. Skysčių savybė kaitinant plėstis ir auštant susitraukti naudojama temperatūrai matuoti naudojamuose prietaisuose - termometruose. Termometrų gamyboje kaip skysčiai naudojami gyvsidabris, alkoholis ir kt.
Kai kūnai plečiasi arba susitraukia, atsiranda didžiulis mechaninis įtempis, jei kiti kūnai neleidžia keisti dydžio. Technikoje naudojamos bimetalinės plokštės, kurios kaitinant keičia savo formą.
§ 9.5. Problemų sprendimo pavyzdžiai
Užduotis 1
buteliuko kaklelyje įstrigo stiklinio kamščio skersmuo, d 0 = 2,5 cm.. Norint pašalinti kamštį, kaklas buvo įkaitintas iki temperatūros t 1 = 150 °С. Pati kamštiena spėjo įkaisti iki temperatūros t 2 = 50 °С. Kokio dydžio yra susidaręs tarpas? Stiklo linijinio plėtimosi temperatūros koeficientas α 1 \u003d 9 10 -6 K -1.
Sprendimas. Pradinę stiklinio buteliuko ir jame įstrigusio kamščio temperatūrą pažymėkime kaip t 0 . Tada po kaitinimo butelio kakliuko skersmuo bus
