Ef þú fylgist vel með rafmagnssnúrunum muntu taka eftir því að þeir eru sveigðir niður á við vegna slaks. Hvers vegna eru rafmagnssnúrurnar vísvitandi losaðar frekar en bara spenntar? Flest þök í Flores og Lembata, Austur-Nusa Tenggara, eru úr sinki (Zn). Hvort sem er á daginn eða nóttunni gefa sinkþök frá sér hávaða. Hvers vegna gefur sink frá sér hávaða? Ef þú býrð á eyjunni Jövu gætirðu hafa tekið eftir járnbrautarteinum. Það eru glufur við samskeytin á járnbrautarteinunum. Hver er hlutverk þessara glufa við samskeytin á járnbrautarteinunum? Það er margt sem þú getur hugsað um og spurt um varðandi útvíkkun.
Lengdarstækkun
Flest föst efni þenjast út línulega þegar hitastig þeirra breytist. Þetta vísar til aukningar eða minnkunar á lengd. Venjulega eykst lengd hlutar þegar hitastig hans eykst, en lengd hans minnkar þegar hitastig hans lækkar. Þú gætir haldið að línuleg þensla eigi sér aðeins stað í hlutum eins og þunnum vírum. Til dæmis, ímyndaðu þér bíl sem er lagður við vegkantinn og útsettur fyrir sólarljósi. Þegar bíllinn ofhitnar getur málmplatan orðið þykkari eða lengd hliðanna getur aukist. Sinkþak getur einnig orðið fyrir línulegri þenslu. Í þessu tilfelli, þegar sinkið ofhitnar, þenjast brúnir sinksins út og sinkið getur einnig orðið þykkara. Hið sama gerist við járnbrautarteinar og járn- eða stálbrýr.
Flest föst efni þenjast út eða dragast saman þegar hitastig þeirra breytist, þannig að við þurfum að skilja hvernig hitastigsbreytingar hafa áhrif á útþenslu föstra efna. Þetta er mjög gagnlegt við hönnun búnaðar, bygginga, ökutækja o.s.frv. Til dæmis bil í járnbrautarteinum. Járnbrautarteinar eru úr stáli. Verkfræðingar hafa reiknað út breidd bilanna á milli hverrar teina. Á heitum degi þenjast teinarnir út um nokkra sentimetra. Þegar lest fer yfir þá eykst hitastig teinanna einnig, sem veldur því að þeir þenjast út um marga sentimetra. Á köldum nóttum minnka teinarnir um marga sentimetra. Byggt á greiningunni áætla verkfræðingar fjarlægðina á milli bilanna á milli teina þannig að þegar hitastig teinanna hækkar snertast teinarnir ekki hver við annan og beygist.
Til að hjálpa okkur að leiða út formúluna sem segir til um sambandið milli hitabreytinga og magns línulegrar útþenslu, skoðum við fastan hlut sem er að þenjast út, eins og sýnt er á myndinni til hægri. Myndatexti: To = upphafshitastig, T = lokahitastig, Lo = upphafslengd, L = lengd eftir útvíkkun, delta L = breyting á lengd, delta T = breyting á hitastigi.
Þegar hitastig hlutarins = T o (hluturinn er enn kaldur), þá er lengd hlutarins = L o . Þegar hitastig hlutarins = T (hitastig hlutarins eykst), þá er lengd hlutarins = L. Miðað við niðurstöður athugana og tilrauna er breytingin á lengd hlutarins í réttu hlutfalli við breytinguna á hitastigi. Ef hitastigið eykst, þá eykst lengd hlutarins. Aftur á móti, þegar hitastigið lækkar, þá minnkar lengd hlutarins. Breytingin á lengd hlutarins er einnig í réttu hlutfalli við upphafslengd hlutarins (L o ). Ef stærð hitastigsbreytingarinnar er sú sama, þá mun hlutur sem er til dæmis 10 metra langur tvöfaldast að lengd samanborið við hlut sem er aðeins 5 metra langur. Því lengri sem hluturinn er, því meiri er útþensla hans.
Breytingin á lengd hlutar (delta L) er í réttu hlutfalli við breytinguna á hitastigi (delta T):
Breytingin á lengd hlutarins (delta L) er í réttu hlutfalli við upphafslengd hlutarins (Lo):
Lengdarbreytingin á hverjum hluta er mismunandi. Jafnvel þótt hann sé stór hitabreytingar Á sama hátt er útþensla járns ekki sú sama og glersins. Hið sama gildir um aðra hluti. Þess vegna er línulega útþensla háð línulegri útþenslustuðli hvers hlutar. Línulega útþenslustuðullinn fyrir hvern hlutar er fundinn með tilraunum. Því stærri sem línulega útþenslustuðullinn er, því meiri er lengdaraukningin. Því minni sem línulega útþenslustuðullinn er, því minni er lengdaraukningin. Segja má að breyting á lengd hlutar sé í réttu hlutfalli við línulega útþenslustuðulinn.
Þrjár samanburðarleiðirnar hér að ofan eru tjáðar í jöfnu:
Heildarlengd hlutar eftir útvíkkun eða samdrátt er hægt að fá með því að leggja saman upphafslengd hlutarins (Lo) og breytingar á lengd hlutar (delta L).
Þegar hitastigið breytist (TT)o) er neikvætt, þá er breytingin á lengd (LL)o) er einnig neikvætt. Í þessu tilfelli minnkar lengd hlutarins. Aftur á móti, ef hitastigið breytist (TTo) er jákvætt, þá er breytingin á lengd (LLo) er einnig jákvætt. Í þessu tilfelli eykst lengd hlutarins.
Eftirfarandi er línuleg útþenslustuðull föstra efna við 20 ° C. Vökvar og lofttegundir breyta um lögun, sem kemur í veg fyrir að þeir þenjist línulega út. Línuleg útþenslustuðull föstra efna er einnig háður hitastigi. Við mismunandi hitastig er línuleg útþenslustuðull föstra efna einnig breytilegur. Ef hitastigsmunurinn er ekki of mikill, þá verður munurinn á línulegri útþenslustuðlinum heldur ekki of mikill, þannig að hægt er að hunsa hann.
Útvíkkun rúmmáls
Lengdarþensla á sér aðeins stað í föstum hlutum, rúmmálsþensla á sér stað í öllum hlutum, hvort sem þeir eru fastir, fljótandi eða gaskenndir. Jafnan fyrir rúmmálsþenslu er svipuð jöfnunni fyrir lengdarþenslu.
Rúmmálsþenslujafnan hér að ofan er aðeins gild þegar breyting á rúmmáli hlutar (hvort sem hann er fastur, fljótandi eða gaskenndur) er minni en upphafsrúmmál hlutarins. Ef breyting á rúmmáli hlutar er meiri en upphafsrúmmál hlutarins, gefur rúmmálsþenslujafnan ekki nákvæmar niðurstöður. Venjulega er rúmmálsbreytingin sem föstir hlutir verða fyrir ekki of mikil. Þvert á móti er rúmmálsstuðullinn fyrir vökva og lofttegundir nokkuð stór. Rúmmálsstuðullinn fyrir lofttegundir breytist einnig auðveldlega með breytingum á hitastigi. Þess vegna er formúlan hér að ofan aðeins notuð fyrir þenslu föstra hluta. Formúlan til að ákvarða breytingu á rúmmáli lofttegunda verður skoðuð í hreyfifræði lofttegunda í 11. bekk.
