As jy elektriese kabels noukeurig dophou, sal jy sien dat hulle afwaarts gebuig is as gevolg van slapheid. Waarom word elektriese kabels doelbewus losgemaak, eerder as om net gespan? Die meeste dakke in Flores en Lembata, Oos-Nusa Tenggara, is van sink (Zn) gemaak. Gedurende die dag of snags maak sinkdakke geraas. Waarom maak sink geraas? As jy op die eiland Java woon, het jy dalk spoorlyne waargeneem. Daar is gapings by die spoorverbindings. Wat is die funksie van hierdie gapings by die spoorverbindings? Daar is baie dinge waaroor jy kan dink en vra wat verband hou met die onderwerp van uitbreiding.
Lengte-uitbreiding
Die meeste vaste stowwe ondergaan lineêre uitsetting wanneer hul temperatuur verander. Dit verwys na 'n toename of afname in lengte. Tipies neem 'n voorwerp se lengte toe soos die temperatuur toeneem, terwyl die lengte afneem soos die temperatuur daal. Jy mag dink dat lineêre uitsetting slegs in voorwerpe soos dun drade voorkom. Dink byvoorbeeld aan 'n motor wat aan die kant van die pad geparkeer is en aan sonlig blootgestel is. Wanneer die motor oorverhit, kan die metaalplaat dikker word of die lengte van sy sye kan toeneem. 'n Sinkdak kan ook lineêre uitsetting ervaar. In hierdie geval, wanneer die sink oorverhit word, sit die rande van die sink uit en die sink kan ook dikker word. Dieselfde gebeur met spoorlyne en yster- of staalbrûe.
Die meeste vaste stowwe sit uit of krimp wanneer hul temperatuur verander, daarom moet ons verstaan hoe temperatuurveranderinge die uitsetting van vaste stowwe beïnvloed. Dit is baie nuttig wanneer toerusting, geboue, voertuie, ens. ontwerp word. Byvoorbeeld, die gapings in spoorlyne. Spoorlyne is van staal gemaak. Ingenieurs het die breedte van die gapings tussen elke spoor bereken. Op 'n warm dag sal die spore met 'n paar sentimeter uitsit. Wanneer 'n trein daaroor ry, neem die temperatuur van die spore ook toe, wat veroorsaak dat die spore met hoeveel sentimeter uitsit. Op 'n koue nag krimp die spore met hoeveel sentimeter. Gebaseer op die analise, skat ingenieurs die afstand tussen die spoorgapings sodat wanneer die spoortemperatuur styg, die spore nie aan mekaar raak en gebuig word nie.
Om ons te help om die formule af te lei wat die verband tussen temperatuurverandering en die hoeveelheid lineêre uitbreiding aandui, beskou 'n vaste voorwerp wat uitbreiding ondergaan, soos in die figuur regs getoon. Onderskrif: To = aanvanklike temperatuur, T = finale temperatuur, Lo = aanvanklike lengte, L = lengte na uitbreiding, delta L = verandering in lengte, delta T = verandering in temperatuur.
Wanneer die temperatuur van die voorwerp = T o (die voorwerp is steeds koud), is die lengte van die voorwerp = L o . Wanneer die temperatuur van die voorwerp = T (die temperatuur van die voorwerp neem toe), is die lengte van die voorwerp = L. Gebaseer op die resultate van waarnemings en eksperimente, is die verandering in die lengte van die voorwerp eweredig aan die verandering in temperatuur. As die temperatuur toeneem, neem die lengte van die voorwerp toe. Omgekeerd, wanneer die temperatuur daal, neem die lengte van die voorwerp af. Die verandering in die lengte van die voorwerp is ook eweredig aan die aanvanklike lengte van die voorwerp (L o ). As die grootte van die temperatuurverandering dieselfde is, sal 'n voorwerp wat byvoorbeeld 10 meter lank is, met 2x in lengte toeneem in vergelyking met 'n voorwerp wat slegs 5 meter lank is. Dus, hoe langer die voorwerp, hoe groter die uitsetting van die voorwerp.
Die verandering in die lengte van 'n voorwerp (delta L) is eweredig aan die verandering in temperatuur (delta T):
Die verandering in lengte van die voorwerp (delta L) is eweredig aan die aanvanklike lengte van die voorwerp (Lo):
Die verandering in lengte van elke voorwerp is anders. Al is dit groot temperatuurveranderinge Net so is die uitsetting wat yster ervaar nie dieselfde as dié wat glas ervaar nie. Dieselfde geld vir ander voorwerpe. Daarom hang die lineêre uitsetting af van die koëffisiënt van lineêre uitsetting van elke voorwerp. Die koëffisiënt van lineêre uitsetting vir elke voorwerp word deur eksperimentering verkry. Hoe groter die koëffisiënt van lineêre uitsetting, hoe groter die toename in lengte. Hoe kleiner die koëffisiënt van lineêre uitsetting, hoe kleiner die toename in lengte. Daar kan gesê word dat die verandering in 'n voorwerp se lengte eweredig is aan die koëffisiënt van lineêre uitsetting.
Die drie vergelykings hierbo word in 'n vergelyking uitgedruk:
Die totale lengte van 'n voorwerp nadat dit uitsetting of sametrekking ervaar het, kan verkry word deur die aanvanklike lengte van die voorwerp (L) bymekaar te tel.o) en veranderinge in voorwerplengte (delta L).
Wanneer die temperatuur verander (TT)o) negatief is, dan is die verandering in lengte (LL)o) is ook negatief. In hierdie geval neem die lengte van die voorwerp af. Omgekeerd, as die temperatuur verander (TTo) positief is, dan is die verandering in lengte (LLo) is ook positief. In hierdie geval neem die voorwerp in lengte toe.
Die volgende is die koëffisiënt van lineêre uitbreiding van vaste stowwe by 'n temperatuur van 20 ° C. Vloeistowwe en gasse verander van vorm, wat verhoed dat hulle lineêre uitbreiding ervaar. Die koëffisiënt van lineêre uitbreiding van vaste stowwe hang ook van temperatuur af. By verskillende temperature wissel die koëffisiënt van lineêre uitbreiding van vaste stowwe ook. As die temperatuurverskil nie te groot is nie, sal die verskil in die koëffisiënt van lineêre uitbreiding ook nie te groot wees nie, dus kan dit geïgnoreer word.
Volume-uitbreiding
Lengte-uitbreiding word slegs deur vaste voorwerpe ervaar, volume-uitbreiding word deur alle voorwerpe ervaar, of dit nou solied, vloeibaar of gasagtig is. Die vergelyking vir volume-uitbreiding is soortgelyk aan die vergelyking vir lengte-uitbreiding.
Die volume-uitbreidingsvergelyking hierbo is slegs geldig wanneer die verandering in volume van 'n voorwerp (hetsy vas, vloeistof of gas) kleiner is as die aanvanklike volume van die voorwerp. As die verandering in volume van 'n voorwerp groter is as die aanvanklike volume van die voorwerp, lewer die volume-uitbreidingsvergelyking nie akkurate resultate nie. Gewoonlik is die volumeverandering wat deur vaste voorwerpe ervaar word, nie te groot nie. In teenstelling hiermee is die volumekoëffisiëntwaarde van vloeistowwe en gasse redelik groot. Die volumekoëffisiënt vir gasse verander ook maklik met veranderinge in temperatuur. Daarom word die formule hierbo slegs vir die uitbreiding van vaste voorwerpe gebruik. Die formule vir die bepaling van die verandering in gasvolume sal bestudeer word in die onderwerp van die kinetiese teorie van gasse in graad 11.
