Эгер сиз электр кабелин жакшылап карасаңыз, анын бошоп калганынан улам ылдый карай ийилгенин байкайсыз. Эмне үчүн электр кабелдери жөн гана тартылбай, атайылап бошотулат? Чыгыш Нуса-Тенгарадагы Флорес жана Лембата шаарларындагы чатырлардын көпчүлүгү цинктен (Zn) жасалган. Күндүз же түнкүсүн цинк чатырлары ызы-чуу чыгарат. Эмне үчүн цинк ызы-чуу чыгарат? Эгер сиз Ява аралында жашасаңыз, темир жол рельстерин байкаган чыгарсыз. Рельс муундарында боштуктар бар. Рельс муундарындагы бул боштуктардын функциясы кандай? Бул темага байланыштуу ойлонуп, сурай турган башка көптөгөн нерселер бар. кеңейүү.
Узундуктун кеңейиши
Көпчүлүк катуу нерселердин температурасы өзгөргөндө сызыктуу кеңейүүгө дуушар болот. Бул узундуктун көбөйүшүн же азайышын билдирет. Адатта, нерсенин узундугу температурасы жогорулаган сайын көбөйөт, ал эми температурасы төмөндөгөн сайын кыскарат. Сызыктуу кеңейүү ичке зымдар сыяктуу нерселерде гана болот деп ойлошуңуз мүмкүн. Мисалы, күн нуруна дуушар болгон жолдун четинде токтоп турган унааны карап көрөлү. Унаа ысып кеткенде, металл пластина калыңыраак болуп же капталдарынын узундугу көбөйүшү мүмкүн. Цинк чатыры да сызыктуу кеңейүүгө дуушар болушу мүмкүн. Бул учурда, цинк ысып кеткенде, цинктин четтери кеңейип, цинк да калыңыраак болуп калышы мүмкүн. Ушул эле нерсе темир жол рельстеринде жана темир же болот көпүрөлөрдө болот.
Көпчүлүк катуу заттар температурасы өзгөргөндө кеңейет же кысылат, андыктан температуранын өзгөрүшү катуу заттардын кеңейишине кандай таасир этерин түшүнүшүбүз керек. Бул жабдууларды, имараттарды, унааларды ж.б. долбоорлоодо абдан пайдалуу. Мисалы, темир жол рельстериндеги боштуктар. Темир жол рельстери болоттон жасалган. Инженерлер ар бир рельстин ортосундагы боштуктардын туурасын эсептеп чыгышкан. Ысык күнү рельстер бир нече сантиметрге кеңейет. Поезд алардын үстүнөн өткөндө, рельстердин температурасы да жогорулап, рельстер канча сантиметрге кеңейет. Суук түнү рельстер канча сантиметрге кичирейет. Анализдин негизинде инженерлер рельстин боштуктарынын ортосундагы аралыкты эсептешет, ошондо рельстин температурасы жогорулаганда, рельстер бири-бирине тийип, ийилип калбайт.
Температуранын өзгөрүшү менен сызыктуу кеңейүүнүн көлөмүнүн ортосундагы байланышты билдирген формуланы чыгарууга жардам берүү үчүн, оң жактагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кеңейип жаткан катуу нерсени карап көрөлү. Колдонуу: To = баштапкы температура, T = акыркы температура, Lo = баштапкы узундук, L = кеңейүүдөн кийинки узундук, дельта L = узундуктун өзгөрүшү, дельта T = температуранын өзгөрүшү.
Объекттин температурасы = T болгондоo (объект дагы эле муздак), объекттин узундугу = Lo. Объекттин температурасы = T болгондо (объекттин температурасы жогорулаганда), анын узундугу = L болот. Байкоолордун жана эксперименттердин жыйынтыктарына таянып, объекттин узундугунун өзгөрүшү температуранын өзгөрүшүнө пропорционалдуу. Эгерде температура жогоруласа, объекттин узундугу да жогорулайт. Тескерисинче, температура төмөндөгөндө, объекттин узундугу да кыскарат. Объекттин узундугунун өзгөрүшү объекттин баштапкы узундугуна да пропорционалдуу (Lo). Эгерде температуранын өзгөрүшүнүн чоңдугу бирдей болсо, мисалы, 10 метр узундуктагы объекттин узундугу 5 метр гана узундуктагы объектке караганда эки эсе чоңоёт. Демек, объект канчалык узун болсо, объект ошончолук кеңейет.
Нерсенин узундугунун өзгөрүшү (дельта L) температуранын өзгөрүшүнө (дельта T) пропорционалдуу:
Объекттин узундугунун өзгөрүшү (дельта L) объекттин баштапкы узундугуна (L) пропорционалдуу.o):
Ар бир нерсенин узундугунун өзгөрүшү ар башка. Ал чоң болсо да температуранын өзгөрүшү Ошо сыяктуу эле, темирдин кеңейиши айнектин кеңейиши менен бирдей эмес. Башка объектилер үчүн да ушундай. Ошондуктан, сызыктуу кеңейүү ар бир объектинин сызыктуу кеңейүү коэффициентине көз каранды. Ар бир объект үчүн сызыктуу кеңейүү коэффициенти эксперимент аркылуу алынат. Сызыктуу кеңейүү коэффициенти канчалык чоң болсо, узундук ошончолук чоң болот. Сызыктуу кеңейүү коэффициенти канчалык кичине болсо, узундук ошончолук кичинекей болот. Объекттин узундугунун өзгөрүшү сызыктуу кеңейүү коэффициентине пропорционалдуу деп айтууга болот.
Жогорудагы үч салыштыруу теңдемеде туюнтулат:
Кеңейүүдөн же кысылуудан кийинки объекттин жалпы узундугун объекттин баштапкы узундугун (L) кошуу менен алууга болот.o) жана объекттин узундугундагы өзгөрүүлөр (дельта L).
Температура өзгөргөндө (TT)o) терс болсо, анда узундуктун өзгөрүшү (LL)o) да терс мааниге ээ. Бул учурда, объекттин узундугу азаят. Тескерисинче, эгерде температура өзгөрсө (TTo) оң, анда узундуктун өзгөрүшү (LL)o) да оң мааниге ээ. Бул учурда объекттин узундугу чоңоёт.
Төмөндө 20 температурадагы катуу нерселердин сызыктуу кеңейүү коэффициентинин мааниси келтирилген. oC. Суюктуктар жана газдар формасын өзгөртүп, алардын сызыктуу кеңейүүсүнө жол бербейт. Катуу заттардын сызыктуу кеңейүү коэффициенти да температурага көз каранды. Ар кандай температураларда катуу заттардын сызыктуу кеңейүү коэффициенти да өзгөрөт. Эгерде температуранын айырмасы өтө чоң болбосо, сызыктуу кеңейүү коэффициентиндеги айырма да өтө чоң болбойт, андыктан аны эске албай коюуга болот.
Көлөмдү кеңейтүү
Узундуктун кеңейиши катуу нерселерде гана байкалат, көлөмдүн кеңейиши катуу, суюк же газ түрүндөгү бардык нерселерде байкалат. Көлөмдүн кеңейишинин теңдемеси узундуктун кеңейишинин теңдемесине окшош.
Жогорудагы көлөмдүн кеңейүү теңдемеси объекттин (катуу, суюк же газ) көлөмүнүн өзгөрүшү объекттин баштапкы көлөмүнөн кичине болгондо гана жарактуу. Эгерде объекттин көлөмүнүн өзгөрүшү объекттин баштапкы көлөмүнөн чоң болсо, көлөмдүн кеңейүү теңдемеси так натыйжаларды бербейт. Адатта, катуу объектилер башынан өткөргөн көлөмдүн өзгөрүшү өтө чоң болбойт. Ал эми суюктуктардын жана газдардын көлөм коэффициентинин мааниси бир топ чоң. Газдар үчүн көлөм коэффициенти да температуранын өзгөрүшү менен оңой өзгөрөт. Ошондуктан, жогорудагы формула катуу объектилердин кеңейиши үчүн гана колдонулат. Газдын көлөмүнүн өзгөрүшүн аныктоо формуласы 11-класстагы газдардын кинетикалык теориясы темасы боюнча изилденет.
