Se vi atente observas elektrajn kablojn, vi rimarkos, ke ili estas kurbigitaj malsupren pro malstreĉiĝo. Kial elektraj kabloj estas intence malstreĉitaj, anstataŭ simple streĉitaj? La plej multaj tegmentoj en Flores kaj Lembata, Orienta Nusa Tenggara, estas faritaj el zinko (Zn). Dumtage aŭ nokte, zinkaj tegmentoj bruas. Kial zinko bruas? Se vi loĝas sur la insulo Java, vi eble observis fervojajn trakojn. Estas breĉoj ĉe la fervojaj juntoj. Kio estas la funkcio de ĉi tiuj breĉoj ĉe la fervojaj juntoj? Estas multaj aferoj, pri kiuj vi povas pensi kaj demandi rilate al la temo de disetendiĝo.
Longo-vastiĝo
Plej multaj solidoj spertas linian dilatiĝon kiam ilia temperaturo ŝanĝiĝas. Tio rilatas al pliiĝo aŭ malpliiĝo de longo. Tipe, la longo de objekto pliiĝas kiam ĝia temperaturo pliiĝas, dum ĝia longo malpliiĝas kiam ĝia temperaturo malpliiĝas. Vi eble pensas, ke lineara dilatiĝo okazas nur en objektoj kiel maldikaj dratoj. Ekzemple, konsideru aŭton parkitan ĉe la flanko de la vojo eksponita al sunlumo. Kiam la aŭto trovarmiĝas, la metala plato povas fariĝi pli dika aŭ la longo de ĝiaj flankoj povas pliiĝi. Zinka tegmento ankaŭ povas sperti linian dilatiĝon. En ĉi tiu kazo, kiam la zinko trovarmiĝas, la randoj de la zinko dilatiĝas kaj la zinko ankaŭ povas fariĝi pli dika. La sama afero okazas al fervojaj trakoj kaj feraj aŭ ŝtalaj pontoj.
Plej multaj solidoj dilatiĝas aŭ ŝrumpiĝas kiam ilia temperaturo ŝanĝiĝas, do ni bezonas kompreni kiel temperaturŝanĝoj influas la dilatiĝon de solidoj. Ĉi tio estas tre helpema dum la dizajnado de ekipaĵo, konstruaĵoj, veturiloj, ktp. Ekzemple, la interspacoj en fervojaj trakoj. Fervojaj trakoj estas faritaj el ŝtalo. Inĝenieroj kalkulis la larĝon de la interspacoj inter ĉiu relo. En varma tago, la reloj dilatiĝos je pluraj centimetroj. Kiam trajno pasas super ili, la temperaturo de la reloj ankaŭ pliiĝas, kaŭzante la dilatiĝon de la reloj je kiom da centimetroj. En malvarma nokto, la reloj ŝrumpiĝas je kiom da centimetroj. Surbaze de la analizo, inĝenieroj taksas la distancon inter la fervojaj interspacoj tiel ke kiam la fervoja temperaturo pliiĝas, la reloj ne tuŝu unu la alian kaj fleksiĝu.
Por helpi nin derivi la formulon, kiu esprimas la rilaton inter temperaturŝanĝo kaj la kvanto de lineara ekspansio, konsideru solidan objekton spertantan ekspansion, kiel montrite en la dekstra figuro. Titolo: To = komenca temperaturo, T = fina temperaturo, Lo = komenca longo, L = longo post ekspansio, delto L = ŝanĝo en longo, delto T = ŝanĝo en temperaturo.
Kiam la temperaturo de la objekto = T₂O ( la objekto estas ankoraŭ malvarma), la longo de la objekto = L₂O . Kiam la temperaturo de la objekto = T₂O (la temperaturo de la objekto pliiĝas), la longo de la objekto = L. Surbaze de la rezultoj de observoj kaj eksperimentoj, la ŝanĝo en la longo de la objekto estas proporcia al la ŝanĝo en temperaturo. Se la temperaturo pliiĝas, la longo de la objekto pliiĝas. Male, kiam la temperaturo malpliiĝas, la longo de la objekto malpliiĝas. La ŝanĝo en la longo de la objekto ankaŭ estas proporcia al la komenca longo de la objekto (L₂O ) . Se la magnitudo de la temperaturŝanĝo estas la sama, objekto, kiu estas 10 metrojn longa, ekzemple, plilongiĝos je 2-oble kompare kun objekto, kiu estas nur 5 metrojn longa. Do ju pli longa la objekto, des pli granda estas la disetendiĝo de la objekto.
La ŝanĝo en la longo de objekto (delto L) estas proporcia al la ŝanĝo en temperaturo (delto T):
La ŝanĝo en longo de la objekto (delto L) estas proporcia al la komenca longo de la objekto (Lo):
La ŝanĝo en longo de ĉiu objekto estas malsama. Kvankam ĝi estas granda temperaturŝanĝoj Simile, la dilatiĝo spertata de fero ne estas la sama kiel tiu spertata de vitro. La samo validas por aliaj objektoj. Tial, la lineara dilatiĝo dependas de la koeficiento de lineara dilatiĝo de ĉiu objekto. La koeficiento de lineara dilatiĝo por ĉiu objekto estas akirita per eksperimentado. Ju pli granda la koeficiento de lineara dilatiĝo, des pli granda la plilongiĝo. Ju pli malgranda la koeficiento de lineara dilatiĝo, des pli malgranda la plilongiĝo. Oni povas diri, ke la ŝanĝo en la longo de objekto estas proporcia al la koeficiento de lineara dilatiĝo.
La tri komparoj supre estas esprimitaj per ekvacio:
La tuta longo de objekto post spertado de ekspansio aŭ kuntiriĝo povas esti akirita per adicio de la komenca longo de la objekto (Lo) kaj ŝanĝoj en objekta longo (delto L).
Kiam la temperaturo ŝanĝiĝas (TT)o) estas negativa, tiam la ŝanĝo en longo (LL)o) estas ankaŭ negativa. En ĉi tiu kazo, la longo de la objekto malpliiĝas. Male, se la temperaturo ŝanĝiĝas (TTo) estas pozitiva, tiam la ŝanĝo en longo (LLo) estas ankaŭ pozitiva. En ĉi tiu kazo la objekto plilongiĝas.
Jen la koeficiento de lineara ekspansio de solidoj je temperaturo de 20 ° C. Likvaĵoj kaj gasoj ŝanĝas formon, malhelpante ilin sperti linearan ekspansion. La koeficiento de lineara ekspansio de solidoj ankaŭ dependas de la temperaturo. Ĉe malsamaj temperaturoj, la koeficiento de lineara ekspansio de solidoj ankaŭ varias. Se la temperaturdiferenco ne estas tro granda, la diferenco en la koeficiento de lineara ekspansio ankaŭ ne estos tro granda, do ĝi povas esti ignorata.
Volumena ekspansio
Longo-ekspansion spertas nur solidaj objektoj, volumen-ekspansion spertas ĉiuj objektoj, ĉu solidaj, likvaj aŭ gasaj. La ekvacio por volumen-ekspansio similas al la ekvacio por longo-ekspansio.
La supra ekvacio pri volumena ekspansio validas nur kiam la volumena ŝanĝo de objekto (ĉu solida, likva aŭ gasa) estas pli malgranda ol la komenca volumeno de la objekto. Se la volumena ŝanĝo de objekto estas pli granda ol la komenca volumeno de la objekto, la volumena ekspansio-ekvacio ne donas precizajn rezultojn. Kutime la volumena ŝanĝo spertita de solidaj objektoj ne estas tro granda. Kontraste, la volumena koeficiento de likvaĵoj kaj gasoj estas sufiĉe granda. La volumena koeficiento por gasoj ankaŭ facile ŝanĝiĝas kun ŝanĝoj en temperaturo. Tial, la supra formulo estas uzata nur por la ekspansio de solidaj objektoj. La formulo por determini la volumenan ŝanĝon de gaso estos studata en la temo de la kineta teorio de gasoj en la 11-a klaso.
