Formula za razširitev

Primeri vprašanj in formul za razširitev

1. Tekočina, ki se uporablja za polnjenje termometra, je narejena iz živega srebra ali alkohola. Osnova za izdelavo tega termometra je načelo spremembe ...

A. stopnja širjenja živega srebra zaradi temperaturnih sprememb
B. absorpcija toplote zaradi sprememb temperature živega srebra
C. tlak kot posledica sprememb temperature v živem srebru
D. volumen kot posledica sprememb temperature živega srebra

Razprava
Prostornina predmeta se spreminja, ko se spreminja njegova temperatura. Na splošno velja, da če se temperatura zviša, se prostornina poveča, in obratno, če se temperatura zniža, se prostornina zmanjša. To velja tudi za živo srebro in alkohol.
Pravilen odgovor je D.

2. Poglejte sliko bimetala pri temperaturi 26 ^° C spodaj!

Ko se bimetal segreje na 50^oC, dogodki, ki so se zgodili, so bili naslednji:

Smer upogibanja in pravilen razlog sta označena z….

A. (1) in (2)
B. (1) in (4)
C. (2) in (3)
D. (3) in (4)

Razprava
Bimetal je kombinacija dveh kosov kovine z različnimi koeficienti linearnega raztezanja, pri čemer ima en kos kovine večji koeficient linearnega raztezanja, drugi kos kovine pa manjši koeficient linearnega raztezanja.

Če se temperatura kovine poveča, se kovina razteza po dolžini (dolžina kovine se poveča), nasprotno, če se temperatura kovine zmanjša, se kovina skrči (dolžina kovine se zmanjša). Pri enakem povečanju temperature se oba kosa kovine raztezata z različnim povečanjem dolžine. Kovina z večjim koeficientom linearnega raztezanja se poveča bolj, medtem ko se kovina z manjšim koeficientom linearnega raztezanja poveča manj. Podobno se pri enakem znižanju temperature oba kosa kovine skrčita z različnim zmanjšanjem dolžine. Kovina z večjim koeficientom linearnega raztezanja se bolj skrči, medtem ko se kovina z manjšim koeficientom linearnega raztezanja skrči manj.

Ko se temperatura bimetala poveča, se kovinski trak z večjim koeficientom linearnega raztezanja upogne proti kovinskemu traku z manjšim koeficientom. Zakaj? Ker ta pogoj omogoča, da kovinski trak z večjim koeficientom linearnega raztezanja postane daljši od kovinskega traku z manjšim koeficientom linearnega raztezanja.
Nasprotno pa se pri znižanju temperature bimetala kovinski trak z manjšim koeficientom linearnega raztezanja upogne proti kovinskemu traku z večjim koeficientom linearnega raztezanja. Ta pogoj omogoča, da kovinski trak z večjim koeficientom linearnega raztezanja postane krajši od kovinskega traku z manjšim koeficientom linearnega raztezanja.
Pravilen odgovor je C.

3. Dve palici sta na začetku dolgi 10 m. Palici sta izdelani iz jekla in aluminija s koeficientom linearnega raztezanja 11 x 10.^-6 /^oC in 24 x 10^-6 /^oC. Ko se temperatura zviša za 40^oC, dolžina jeklene in aluminijaste palice postane ...
A. 10,044 m in 10,096 m
B. 10,0044 m in 10,0096 m
Cca. 10,096 m in 10,044 m
D. 10,0096 m in 10,0044 m
Razprava
Znano je, da:
Začetna dolžina (L_o) jeklena palica = 10 metrov
Začetna dolžina (L_o) aluminijasta palica = 10 metrov
Koeficient linearnega raztezanja jekla (α) = 11 x 10^-6 /^oC
Koeficient linearnega raztezanja aluminija (α) = 24 x 10^-6 /^oC
Sprememba temperature (ΔT) = 40^oC
Vprašanje: Dolžina jeklenih in aluminijastih palic po dvigu temperature
Odgovor:
Formula za podaljšanje dolžine:
L = L_o + ΔL
L = L_o + αL_o ΔT
Dolžina jeklene palice po dvigu temperature:
L = L_o + αL_o ΔT
L = 10 + (11 x 10^-6)(10)(40)
L = 10 + (11 x 10^-6)(400)
L = 10 + (4400 x 10^-6)
L = 10 + 0,0044
L = 10,0044 meter

Dolžina aluminijaste palice po dvigu temperature:
L = L_o + αL_o ΔT)
L = 10 + (24 x 10^-6)(10)(40)
L = 10 + (24 x 10^-6)(400)
L = 10 + (9600 x 10^-6)
L = 10 + 0,0096
L = 10,0096 meter
Pravilen odgovor je B.

4. Kovinska palica s koeficientom linearnega raztezanja α ima dolžino l pri temperaturi 25^oC. Če se segreje na 30^oC, se dolžina poveča za Δl. Če kovino razrežemo na 1/3 prvotne dolžine, se dolžina poveča, ko jo segrejemo na temperaturo 35^oC je ...
A. 2/3 Δl
B. 3/2 Δl
C. 5/3 Δl
D. 5/2 Δl
Razprava
Znano je, da:
Če
Koeficient linearnega raztezanja kovine (α) = α
Začetna dolžina kovine (L^o) = l
Povišanje temperature (ΔT) = 30^oC - 25^oC = 5^oC
moka
Povečanje dolžine (ΔL) = Δl
Vprašanje: Če je lo = 1/3 l in ΔT = 35^oC - 25^oC = 10^oC potem povečanje dolžine = …..?
Odgovor:
Izračunajte koeficient linearnega raztezanja kovine (α) z uporabo formule za povečanje dolžine kovine:

S to vrednostjo koeficienta linearnega raztezanja izračunajte povečanje dolžine kovine, ko se njena temperatura spremeni od 25 ^° C do 35 ^° C.

Pravilen odgovor je A.

5. Pri temperaturi 20^oC je dolžina aluminijaste palice 200 cm. Če jo segrejemo na temperaturo 100^oC se dolžina poveča za 0,00384 m. Če pri temperaturi 20^oC Obstaja krogla iz istega aluminijastega materiala, zato je treba, da se volumen krogle poveča za 1 % volumna prvotne krogle, kroglo segreti na temperaturo ...
A. 139^oC
B. 159^oC
C. 208^oC
D. 228^oC
Razprava
Znano je, da:
Začetna dolžina aluminijaste palice (L)_o) = 200 cm = 2 metra
Sprememba temperature (ΔT) = 100^oC - 20^oC = 80^oC
Povečanje dolžine (Δl) = 0,00384 metra
Vprašanje: Da se volumen krogle poveča za 1 % glede na prvotni volumen krogle, jo je treba segreti na temperaturo ...
Odgovor:
Izračunajte koeficient dolžine aluminijaste palice z uporabo formule za povečanje dolžine:

Koeficient volumskega raztezanja aluminija (β) = 3 x koeficient vzdolžnega raztezanja (α) = 3 (0,000024) = 0,000072

Znano je, da:
Prvotni volumen krogle = V
Povečanje prostornine aluminijaste kroglice (ΔV) = (1%)(V) = (1/100)(V) = V/100
Povišanje temperature (ΔT) = T – 20
Vprašanje: Krogla se segreje na temperaturo (T) = …..?
Odgovor:

Pravilen odgovor je B.

6. Kovinska plošča okrogle oblike ima v sredini koncentrične okrogle luknje. Ko ploščo segrejemo, potem ...
A. Premer plošče se poveča, premer luknje pa se zmanjša
B. Premer plošče se zmanjša, premer luknje pa poveča
C. premer plošče se poveča in premer luknje se poveča
D. premer plošče se zmanjša in premer luknje se zmanjša
Razprava
Formula za ploščino kroga (A):
A = πr²
Formula za premer kroga (D):
D = 2r
Če se kovinska plošča segreje, se površina (A) kovinske plošče poveča. Če se površina kovinske plošče poveča, se poveča premer (D) ali polmer (r) kovinske plošče. Če se premer (D) ali polmer (r) kovinske plošče poveča, se povečata premer in polmer luknje.
Pravilen odgovor je C.

7. Par okvirjev za očala je izdelan iz plastike, ki ima koeficient linearnega raztezanja 1,3 x 10^-4 (^oC)^-1Odprtine za leče so okrogle s polmerom 2,2 cm. Da bi odprtine za leče lahko sprejele leče s polmerom 2,21 cm, je treba okvir očal segrevati, dokler se temperatura ne spremeni za….
A. 25^oC
B. 35^oC
C. 45^oC
D. 55^oC
Razprava
Znano je, da:
Koeficient linearnega raztezanja plastike (α) = 1,3 x 10^-4 (^oC^-1)
Polmer odprtine leče (r)¹) = začetni polmer odprtine leče = 2,2 cm
Polmer odprtine leče po segrevanju (r)²) = 2,21 cm
Vprašanje: Sprememba temperature okvirja očal
Odgovor:
Da bi v odprtino leče lahko vstavili lečo s polmerom 2,21 cm, se mora po segrevanju polmer leče povečati za 2,21 cm – 2,20 cm = 0,01 cm.
Koeficient površinskega raztezanja kovinske plošče (β) = 2 x koeficient linearnega raztezanja (α) = 2 x 1,3 x 10^{-4 o}C^-1 = 2,6 x 10^{-4 o}C^-1

Temperaturne spremembe:

Pravilen odgovor je B.

8. Na naslednji sliki je med dvema železniškima tiroma iz železa vrzel. Ta vrzel je namenjena ...
A. Sila trenja se pri prehodu vlaka zmanjša.
B. Vibracije ob prehodu vlaka postanejo manjše.
C. Železniške tirnice se ne upognejo, ko se železo razteza
D. Železniške tire se ne upognejo, ko čeznje pelje vlak.
Razprava
Tirnice so narejene iz kovine, ki se pri spremembi temperature zlahka razširi. Na vroč dan se temperatura tirnic poveča, zaradi česar se razširijo. Ko se tirnice drgnejo ob kolesa vlaka, se poveča tudi temperatura, zaradi česar se razširijo. Zato reža med dvema tirnicama preprečuje, da bi se tirnice upognile, ko se kovina razširi.
Pravilen odgovor je C.

9.
Električni likalnik je opremljen s termostatom, ki samodejno prekine tok, ko likalnik doseže določeno temperaturo. Povišanje temperature povzroči upogibanje bimetalnega traku, kot je prikazano na sliki. To se zgodi, ker ...
A. Specifična toplota kovine (B) je večja od specifične toplote kovine (A)
B. Specifična toplota kovine (B) je manjša od specifične toplote kovine (A)
C. Koeficient linearnega raztezanja kovine (B) je večji od koeficienta linearnega raztezanja (A)
D. Koeficient linearnega raztezanja kovine (B) je manjši od koeficienta linearnega raztezanja (A)
Razprava
Bimetal je sestavljen iz kovine A in kovine B, ki imata različna koeficienta linearnega raztezanja. Na podlagi zgornje slike se zdi, da se kovina A pri naraščanju temperature upogne proti kovini B. Tako lahko sklepamo, da se pri enakem naraščanju temperature kovina A linearno razteza bolj, kovina B pa manj. Povečanje dolžine kovine A je večje kot pri kovini B, zato ima kovina A večji koeficient linearnega raztezanja kot kovina B.
Pravilen odgovor je D.

Vir vprašanja:

Vprašanja OSN za fiziko v nižji srednji šoli