Ако внимателно ги набљудувате електричните кабли, ќе забележите дека се закривени надолу поради лабавост. Зошто електричните кабли се намерно олабавуваат, наместо едноставно да се затегнуваат? Повеќето покриви во Флорес и Лембата, Источна Нуса Тенгара, се направени од цинк (Zn). Преку ден или ноќе, цинковите покриви прават бучава. Зошто цинкот прави бучава? Ако живеете на островот Јава, можеби сте забележале железнички пруги. Постојат празнини на спојките на шините. Која е функцијата на овие празнини на спојките на шините? Постојат многу работи за кои можете да размислите и да прашате поврзани со темата за проширување.
Проширување на должината
Повеќето цврсти тела се подложени на линеарно ширење кога нивната температура се менува. Ова се однесува на зголемување или намалување на должината. Типично, должината на објектот се зголемува со зголемувањето на неговата температура, додека неговата должина се намалува со намалувањето на температурата. Можеби мислите дека линеарното ширење се јавува само кај објекти како тенки жици. На пример, земете автомобил паркиран покрај патот изложен на сончева светлина. Кога автомобилот се прегрее, металната плоча може да стане подебела или должината на нејзините страни може да се зголеми. Покривот од цинк, исто така, може да доживее линеарно ширење. Во овој случај, кога цинкот се прегрее, рабовите на цинкот се шират, а цинкот исто така може да стане подебел. Истото се случува и со железничките пруги и железните или челичните мостови.
Повеќето цврсти тела се шират или се собираат кога нивната температура се менува, па затоа треба да разбереме како промените на температурата влијаат врз ширењето на цврстите тела. Ова е многу корисно при дизајнирање опрема, згради, возила итн. На пример, празнините во железничките пруги. Железничките пруги се направени од челик. Инженерите ја пресметале ширината на празнините помеѓу секоја шина. Во топол ден, шините ќе се прошират за неколку сантиметри. Кога возот ќе помине преку нив, температурата на шините исто така се зголемува, предизвикувајќи шините да се прошират за колку сантиметри. Во студена ноќ, шините се собираат за колку сантиметри. Врз основа на анализата, инженерите ја проценуваат растојанието помеѓу празнините во шините, така што кога температурата на шините се зголемува, шините не се допираат едни со други и не се свиткуваат.
За да ни помогнете да ја изведеме формулата што ја наведува врската помеѓу промената на температурата и количината на линеарно ширење, земете го предвид цврстиот објект што се шири, како што е прикажано на сликата десно. Наслов: To = почетна температура, T = конечна температура, Lo = почетна должина, L = должина по експанзија, делта L = промена на должината, делта T = промена на температурата.
Кога температурата на објектот = T ° (објектот е сè уште ладен), должината на објектот = L ° . Кога температурата на објектот = T° (температурата на објектот се зголемува), должината на објектот = L. Врз основа на резултатите од набљудувањата и експериментите, промената на должината на објектот е пропорционална на промената на температурата. Ако температурата се зголеми, должината на објектот се зголемува. Обратно, кога температурата се намалува, должината на објектот се намалува. Промената на должината на објектот е исто така пропорционална на почетната должина на објектот (L ° ). Ако големината на промената на температурата е иста, објект што е долг 10 метри, на пример, ќе се зголеми во должина за 2x во споредба со објект што е долг само 5 метри. Значи, колку е подолг објектот, толку е поголемо ширењето на објектот.
Промената на должината на објектот (делта L) е пропорционална на промената на температурата (делта T):
Промената на должината на објектот (делта L) е пропорционална на почетната должина на објектот (Lo):
Промената на должината на секој објект е различна. Иако е голем промени во температурата Слично на тоа, ширењето што го доживува железото не е исто како ширењето што го доживува стаклото. Истото важи и за другите предмети. Затоа, линеарното ширење зависи од коефициентот на линеарно ширење на секој предмет. Коефициентот на линеарно ширење за секој предмет се добива преку експериментирање. Колку е поголем коефициентот на линеарно ширење, толку е поголемо зголемувањето на должината. Колку е помал коефициентот на линеарно ширење, толку е помало зголемувањето на должината. Може да се каже дека промената на должината на предметот е пропорционална на коефициентот на линеарно ширење.
Трите споредби погоре се изразени во равенка:
Вкупната должина на објектот по неговото ширење или контракција може да се добие со собирање на почетната должина на објектот (Lo) и промени во должината на објектот (делта L).
Кога температурата се менува (TT)o) е негативно, тогаш промената на должината (LL)o) е исто така негативна. Во овој случај, должината на објектот се намалува. Обратно, ако температурата се промени (TTo) е позитивно, тогаш промената на должината (LLo) е исто така позитивно. Во овој случај, објектот се зголемува во должина.
Следново е коефициентот на линеарно ширење на цврсти тела на температура од 20 ° C. Течностите и гасовите ја менуваат формата, спречувајќи ги да доживеат линеарно ширење. Коефициентот на линеарно ширење на цврстите тела зависи и од температурата. На различни температури, коефициентот на линеарно ширење на цврстите тела исто така варира. Ако температурната разлика не е преголема, разликата во коефициентот на линеарно ширење исто така нема да биде преголема, па затоа може да се игнорира.
Проширување на волуменот
Експанзија по должина се јавува само кај цврсти тела, експанзија на волумен се јавува кај сите тела, без разлика дали се цврсти, течни или гасовити. Равенката за експанзија на волумен е слична на равенката за експанзија на должина.
Горенаведената равенка за волуменско ширење е валидна само кога промената на волуменот на некој предмет (без разлика дали е цврст, течен или гас) е помала од почетниот волумен на предметот. Ако промената на волуменот на некој предмет е поголема од почетниот волумен на предметот, равенката за волуменско ширење не дава точни резултати. Обично промената на волуменот што ја доживуваат цврстите предмети не е преголема. Спротивно на тоа, вредноста на коефициентот на волуменот на течностите и гасовите е доста голема. Коефициентот на волуменот за гасовите исто така лесно се менува со промените на температурата. Затоа, горенаведената формула се користи само за ширење на цврсти предмети. Формулата за одредување на промената на волуменот на гасот ќе се изучува во темата за кинетичката теорија на гасовите во 11-то одделение.
