тепловое расширение в жизни

Применение линейного расширения в технике

Железные дороги и мосты могут нуждаться в компенсаторах. Металлические трубы для горячей воды не следует использовать на длинных линейных участках. Сканирующие электронные микроскопы должны обнаружива

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Содержание:

Железные дороги и мосты могут нуждаться в компенсаторах. Металлические трубы для горячей воды не следует использовать на длинных линейных участках. Сканирующие электронные микроскопы должны обнаруживать незначительные изменения температуры, чтобы изменить их положение относительно точки фокусировки. В жидкостных термометрах используется ртуть или спирт, поэтому они текут только в одном направлении, поскольку жидкость расширяется из-за изменений температуры. Каждый из этих примеров демонстрирует, как материалы расширяются в длину под воздействием тепла.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Линейное расширение твердого тела при изменении температуры может быть измерено с использованием Δℓ / ℓ = αΔT и имеет применение в способах расширения и сжатия твердых тел в повседневной жизни. Напряжение, которому подвергается объект, имеет значение в технике при подборе объектов друг к другу.

Применение расширения в физике

Когда твердый материал расширяется в ответ на повышение температуры (тепловое расширение), его длина может увеличиваться в процессе, известном как линейное расширение.

Для твердого тела длины ℓ можно измерить разницу в длине Δℓ из-за изменения температуры ΔT, чтобы определить α, коэффициент теплового расширения для твердого тела согласно уравнению: Δℓ / ℓ = αΔT для примера применения расширения и сжатия.

Это уравнение, однако, предполагает, что изменение давления незначительно для небольшого дробного изменения длины. Это отношение Δℓ / also также известно как материальная деформация, обозначаемая как ϵтепловой, Напряжение, реакция материала на стресс, может вызвать его деформацию.

Вы можете использовать Коэффициенты линейного расширения для инженерных инструментов, чтобы определить степень расширения материала пропорционально количеству этого материала. Он может сказать вам, насколько материал расширяется в зависимости от того, сколько материала у вас есть, а также от того, какое изменение температуры вы применяете для применения расширения в физике.

Применение термического расширения твердых веществ в повседневной жизни

Если вы хотите открыть плотную банку, вы можете запустить ее под горячей водой, чтобы немного расширить крышку и облегчить ее открытие. Это связано с тем, что при нагревании веществ, таких как твердые вещества, жидкости или газы, их среднее значение молекулярная кинетическая энергия возрастает, Средняя энергия атомов, колеблющихся внутри материала, увеличивается. Это увеличивает расстояние между атомами и молекулами, благодаря чему материал расширяется.

Хотя это может вызвать изменения фазы, такие как таяние льда в воде, тепловое расширение, как правило, является более прямым результатом повышения температуры. Вы используете линейный коэффициент теплового расширения, чтобы описать это.

Тепловое Расширение от Термодинамики

Материалы могут расширяться или сжиматься в ответ на эти химические изменения, приводящие к крупномасштабному изменению размера от этих мелкомасштабных химических и термодинамических процессов, почти так же, как мосты и здания могут расширяться при сильной жаре. В машиностроении вы можете измерить изменение длины твердого вещества из-за теплового расширения.

Анизотропный материалs, которые различаются по своему содержанию в разных направлениях, могут иметь разные коэффициенты линейного расширения в зависимости от направления. В этих случаях вы можете использовать тензоры для описания теплового расширения как тензора, матрицы, которая описывает коэффициент теплового расширения в каждом направлении: x, y и z.

Тензоры в экспансии

поликристаллический материалы, которые составляют стекло с почти нулевыми микроскопическими коэффициентами теплового расширения, очень полезны для огнеупоров, таких как печи и мусоросжигательные печи. Тензорные элементы могут описывать эти коэффициенты путем учета различных направлений линейного расширения в этих анизотропных материалах.

Кордиерит, силикатный материал, имеющий один положительный коэффициент теплового расширения и один отрицательный, означает, что его тензор описывает изменение объема, по существу, равное нулю. Это делает его идеальным веществом для огнеупоров.

Применение расширения и сокращения

Норвежский археолог предположил, что викинги использовали тепловое расширение кордиеритовые чтобы помочь им ориентироваться в морях много веков назад. В Исландии с большими прозрачными монокристаллами кордиерита они использовали солнечные камни из кордиерита, которые могли поляризовать свет в определенном направлении только в определенных ориентациях кристалла, чтобы позволить им перемещаться в пасмурные пасмурные дни. Поскольку кристаллы будут расширяться по длине даже при низком коэффициенте теплового расширения, они показывают яркий цвет.

Инженеры должны учитывать, как объекты расширяются и сжимаются при проектировании таких конструкций, как здания и мосты. При измерении расстояний для геодезических работ или проектировании форм и контейнеров для горячих материалов, они должны учитывать, насколько может увеличиться земля или стекло в ответ на изменения температуры, которые они испытывают.

Термостаты полагаться на биметаллические полосы двух разных тонких металлических полос, расположенных одна на другой, поэтому одна из них расширяется гораздо значительнее, чем другая из-за изменений температуры. Это заставляет полосу изгибаться, и, когда это происходит, она замыкает петлю электрической цепи.

Это приводит к запуску кондиционера, и, изменяя значения термостатов, изменяется расстояние между полосой для замыкания цепи. Когда внешняя температура достигает желаемого значения, металл сжимается, чтобы открыть цепь и остановить кондиционер. Это один из многих примеров использования расширения и сжатия.

Температура предварительного нагрева при расширении

При предварительном нагреве металлических компонентов при температуре от 150 до 300 ° C они расширяются, поэтому их можно вставить в другое отделение, процесс, известный как индукционная усадочная арматура. Методы UltraFlex Power Technologies предусматривают использование тефлоновой изоляции для индукционной термоусадки на проводе путем нагрева трубы из нержавеющей стали до 350 ° C с использованием индукционной катушки.

Тепловое расширение может использоваться для измерения насыщенности твердых частиц среди газов и жидкостей, которые оно поглощает с течением времени. Вы можете настроить эксперимент для измерения длины высушенного блока до и после того, как он со временем впитает воду. Изменение длины может дать тепловой коэффициент расширения. Это имеет практическое значение при определении того, как здания расширяются со временем при воздействии воздуха.

Изменение теплового расширения материалов

Коэффициенты линейного теплового расширения изменяются в зависимости от температуры плавления этого вещества. Материалы с более высокими температурами плавления имеют более низкие коэффициенты линейного теплового расширения. Числа варьируются от около 400 К для серы до около 3700 для вольфрама.

Коэффициент теплового расширения также варьируется в зависимости от температуры самого материала (особенно от того, была ли температура стеклования пересечена), структуры и формы материала, любых добавок, участвующих в эксперименте, и потенциальной поперечной сшивки между полимерами вещество.

Аморфные полимерыТе, которые не имеют кристаллической структуры, имеют тенденцию иметь более низкие коэффициенты теплового расширения, чем полукристаллические. Среди стекла натриево-кальциево-оксидное стекло или натриево-кальциево-силикатное стекло имеет довольно низкий коэффициент 9, где боросиликатное стекло, используемое для изготовления стеклянных предметов, составляет 4,5.

Тепловое расширение по состоянию вещества

Тепловое расширение варьируется между твердыми веществами, жидкостями и газами. Твердые частицы обычно сохраняют свою форму, если они не ограничены контейнером. Они расширяются по мере того, как их площадь изменяется относительно их первоначальной площади в процессе, называемом пространственным расширением или поверхностным расширением, а также с изменением их объема относительно исходного объема посредством объемного расширения. Эти различные измерения позволяют измерять расширение твердых тел во многих формах.

Расширение жидкости с большей вероятностью принимает форму контейнера, поэтому вы можете использовать объемное расширение, чтобы объяснить это. Линейный коэффициент теплового расширения для твердых веществ составляет αкоэффициент для жидкости β и тепловое расширение газов является законом идеального газа PV = nRT для давления п, объем Вколичество молей Nгазовая постоянная р и температура T.

Источник

12 примеров тепловой энергии в повседневной жизни

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тепловая энергия относится к энергии, которой обладает объект в результате движения частиц внутри объекта. Это внутренняя кинетическая энергия объекта, которая исходит от случайных движений молекул и атомов объекта.

В то время как молекулы и атомы, составляющие материю, постоянно движутся, когда объект нагревается, повышение температуры заставляет эти частицы двигаться быстрее и сталкиваться друг с другом. Чем быстрее движутся эти частицы, тем выше тепловая энергия объекта.

Она может быть записана математически как произведение постоянной Больцмана (k B) и абсолютной температуры (T).

Тепловая энергия = k B T

Термин «тепловая энергия» может также применяться к количеству передаваемого тепла или энергии, переносимой тепловым потоком.

Чтобы лучше объяснить это явление, мы собрали некоторые из лучших примеров тепловой энергии, которые вы видите в повседневной жизни.

12. Солнечная энергия

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Излучение

Вместо того, чтобы находиться рядом с Солнцем, тепло излучается вдаль от звезды и в космос. Небольшая часть этой энергии (тепла) достигает Земли в виде света. В основном она содержит инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет. Передача тепловой энергии таким образом называется тепловым излучением.

В то время как часть тепловой энергии проникает в атмосферу Земли и достигает земли, часть ее блокируется облаками или отражается от других объектов. Солнечный свет, достигающий поверхности Земли, нагревает ее.

По данным Университета Орегона, вся Земля получает в среднем 164 Ватта на квадратный метр в течение суток. Это означает, что вся планета получает 84 тераватта энергии.

11. Тающий лед

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Конвекция

Тепловая энергия всегда течет из регионов с более высокой температурой в регионы с более низкой температурой. Например, когда вы добавляете к напитку кубики льда, тепло переходит из жидкости в кубики льда.

Температура жидкости падает по мере того, как тепло переходит от напитка к льду. Тепло продолжает перемещаться в самую холодную область напитка до тех пор, пока не достигнет равновесия. Потеря тепла приводит к падению температуры напитка.

10. Топливные элементы

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Топливный элемент, который принимает водород и кислород в качестве входных данных

Теплопередача: зависит от типа топливного элемента

Тепло, получаемое в ходе этого процесса, используется для повышения энергоэффективности. Теоретически топливные элементы являются гораздо более энергоэффективными, чем обычные процессы: если отработанное тепло улавливается в когенерационной схеме, эффективность может достигать 90%.

9. Геотермальная энергия

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: мантийная конвекция

Она образуется в результате радиоактивного распада материалов и непрерывной потери тепла от формирования планеты. Температура и давление на границе ядра и мантии могут достигать более 4000°C и 139 ГПа, в результате чего некоторые породы расплавляются, а твердая мантия ведет себя пластически.

Это приводит к тому, что части мантии конвектируются вверх (так как расплавленная порода легче, чем окружающие твердые породы). Пар и/или вода переносят геотермальную энергию на поверхность планеты, откуда она может быть использована для охлаждения и обогрева, или может быть использована для производства чистого электричества.

8. Тепловая энергия в океане

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Конвекция и Проводимость

На протяжении десятилетий океаны поглощали более 9/10 избыточного тепла атмосферы от выбросов парниковых газов. Согласно исследованию, океан нагревается со скоростью 0,5-1 ватт энергии на квадратный метр в течение последних десяти лет.

Океаны обладают невероятным потенциалом для хранения тепловой энергии. Поскольку их поверхности подвергаются воздействию прямых солнечных лучей в течение длительных периодов времени, существует огромная разница между температурами мелководных и глубоководных морских районов.

Эта разница температур может быть использована для запуска теплового двигателя и выработки электроэнергии. Этот тип преобразования энергии, известный как преобразование тепловой энергии океана, может работать непрерывно и может поддерживать различные побочные отрасли.

7. Солнечная плита

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: излучение и проводимость

Все солнечные плиты работают по трем основным принципам:

6. Потирая руку

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Проводимость

Когда вы потираете руки, трение превращает механическую энергию в тепловую. Механическая энергия относится к движению ваших рук.

Поскольку трение происходит за счет электромагнитного притяжения между заряженными частицами на двух соприкасающихся поверхностях, трение рук друг о друга приводит к обмену электромагнитной энергией между молекулами наших рук. Это приводит к тепловому возбуждению молекул наших рук, которые в конечном итоге вырабатывают энергию в виде тепла.

5. Тепловой двигатель

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Конвекция

Тепловой двигатель преобразует тепловую энергию в механическую энергию, которую затем можно использовать для выполнения механической работы. Двигатель забирает энергию из тепла (по сравнению с окружающей средой) и превращает ее в движение.

В зависимости от типа двигателя применяются разные процессы, такие как использование энергии ядерных процессов для выработки тепла (уран) или воспламенение топлива в результате сгорания (уголь или бензин). Во всех процессах цель одна и та же: преобразовать тепло в работу.

Ежедневные примеры тепловых двигателей включают паровоз, двигатель внутреннего сгорания и тепловую электростанцию. Все они приводятся в действие расширением нагретых газов.

4. Горящая свеча

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Проводимость, Конвекция, Излучение

Свечи делают свет, производя тепло. Они преобразуют химическую энергию в тепло. Химическая реакция называется сгоранием, при котором воск свечи вступает в реакцию с кислородом на воздухе и образует бесцветный газ, называемый углекислым газом, вместе с небольшим количеством пара.

Пар образуется в синей части пламени, где воск горит чисто с большим количеством кислорода. Но поскольку ни один воск не горит идеально, они также производят немного дыма (аэрозоль) в яркой, желтой части пламени.

На протяжении всего процесса фитиль поглощает воск и горит, чтобы произвести свет и тепловую энергию.

3. Электрические тостеры

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: тепловое излучение

Электрический тостер забирает электрическую энергию и очень эффективно преобразует ее в тепло. Он состоит из рядов тонких проволок (нитей), которые расположены достаточно широко друг от друга, чтобы поджарить всю поверхность хлеба.

Когда электричество течет по проводу, энергия передается от одного конца к другому. Эта энергия переносится электронами. На протяжении всего процесса электроны сталкиваются друг с другом и с атомами в металлической проволоке, выделяя тепло. Чем больше электрический ток и чем тоньше провод, тем больше происходит столкновений и выделяется больше тепла.

2. Современные системы отопления дома

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Конвекция

Второй использует тепловую энергию для нагрева воды, а затем прокачивает ее по всему зданию в системе труб и радиаторов. Горячий радиатор излучает тепловую энергию в окружающий воздух. Затем теплый воздух движется по помещениям конвекционными потоками.

1. Процессоры и другие электрические компоненты

тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

Тип теплопередачи: Конвекция и Проводимость

Процессор, графический процессор и система на чипе рассеивают энергию в виде тепла за счет сопротивления в электронных схемах. Графические процессоры в ноутбуках/настольных компьютерах потребляют и рассеивают значительно больше энергии, чем мобильные процессоры из-за их более высокой сложности и скорости.

Для поддержания оптимальной температуры микропроцессоров используются различные типы систем охлаждения. Например, обычная настольная система охлаждения ЦП предназначена для рассеивания до 90 Вт тепла без превышения максимальной температуры соединения для ЦП настольного компьютера.

Источник

Тепловое расширение

Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же и жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул (см. Закон Бойля—Мариотта, Закон Шарля, Уравнение состояния идеального газа).

где α — так называемый коэффициент линейного теплового расширения. Аналогичные формулы имеются для расчета изменения площади и объема тела. В приведенном простейшем случае, когда коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, вещество будет равномерно расширяться по всем направлениям в строгом соответствии с вышеприведенной формулой.

Для инженеров тепловое расширение — жизненно важное явление. Проектируя стальной мост через реку в городе с континентальным климатом, нельзя не учитывать возможного перепада температур в пределах от —40°C до +40°C в течение года. Такие перепады вызовут изменение общей длины моста вплоть до нескольких метров, и, чтобы мост не вздыбливался летом и не испытывал мощных нагрузок на разрыв зимой, проектировщики составляют мост из отдельных секций, соединяя их специальными термическими буферными сочленениями, которые представляют собой входящие в зацепление, но не соединенные жестко ряды зубьев, которые плотно смыкаются в жару и достаточно широко расходятся в стужу. На длинном мосту может насчитываться довольно много таких буферов.

Однако не все материалы, особенно это касается кристаллических твердых тел, расширяются равномерно по всем направлениям. И далеко не все материалы расширяются одинаково при разных температурах. Самый яркий пример последнего рода — вода. При охлаждении вода сначала сжимается, как и большинство веществ. Однако, начиная с +4°C и до точки замерзания 0°C вода начинает расширяться при охлаждении и сжиматься при нагревании (с точки зрения приведенной выше формулы можно сказать, что в интервале температур от 0°C до +4°C коэффициент теплового расширения воды α принимает отрицательное значение). Именно благодаря этому редкому эффекту земные моря и океаны не промерзают до дна даже в самые сильные морозы: вода холоднее +4°C становится менее плотной, чем более теплая, и всплывает к поверхности, вытесняя ко дну воду с температурой выше +4°C.

То, что лед имеет удельную плотность ниже плотности воды, — еще одно (хотя и не связанное с предыдущим) аномальное свойство воды, которому мы обязаны существованием жизни на нашей планете. Если бы не этот эффект, лед шел бы ко дну рек, озер и океанов, и они, опять же, вымерзли бы до дна, убив всё живое.

Источник

Проект по теме: «Законы физики на службе человека. Тепловое расширение тел»

Законы физики на службе у человека.

Расширение тел при нагревании.

Изучить тепловое расширение разных веществ при повышении температуры.

Рассмотреть различные природные явления, происходящие из-за теплового расширения.

Объяснить правильность учёта теплового расширения в строительстве мостов, линий электропередач, железных дорог и т. д.

Изготовить прибор, с помощью которого можно легко наблюдать расширение тел при нагревании.

Простые опыты и наблюдения убеждают нас, что при повышении температуры размеры тел немного увеличиваются, а при охлаждении — уменьшаются до прежних размеров. Так, например, сильно разогретый болт не входит в резьбу, в которую он свободно входит, будучи холодным. Когда болт охладится, он снова входит в резьбу. Телеграфные провода в жаркую летнюю погоду провисают заметно больше, чем
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни

При нагревании электрическим током проволока удлиняется и провисает; по выключении тока она принимает прежнее положение
во время зимних морозов. Увеличение провисания, а следовательно, и длины натянутых проволок при нагревании легко воспроизвести на опыте, изображенном на рис. 353. Нагревая натянутую проволоку электрическим током, мы видим, что она заметно провисает, а по прекращении нагревания снова натягивается.
При нагревании увеличиваются не только длина тела, но также и другие линейные размеры. Изменение линейных размеров тела при нагревании называют линейным расширением. Если однородное тело (например, стеклянная трубка) нагревается одинаково во всех частях, то оно, расширяясь, сохраняет свою форму. Иное происходит при неравномерном нагревании. Рассмотрим такой опыт. Стеклянная трубка расположена горизонтально, и один ее конец закреплен. Если трубку нагревать снизу, как показано на рис. 354, то верхняя ее часть остается вследствие плохой Теплопроводности стекла более холодной; при этом трубка
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни
Рис. 354. Стеклянная трубка при нагревании ее снизу заметно изгибается вверх
изгибается кверху. Легко понять, что нижняя половина изогнутой трубки сжата, так как она не может расширяться в той мере, в какой расширялась бы, если бы не составляла одно целое с верхней половиной. Верхняя половина,, наоборот, растянута.

Таким образом, при неравномерном нагревании тел в них возникают напряжения, которые могут повести к их разрушению, если напряжения сделаются слишком большими. Так, стеклянная посуда в первый момент, когда в нее налита горячая вода, находится в напряженном состоянии и иногда лопается. Это происходит вследствие того, что сперва (прогреваются и расширяются внутренние части, которые и растягивают при этом внешнюю поверхность посуды. Такого напряжения при нагревании можно избежать, если ‘взять посуду со столь тонкими стенками, что они быстро прогреваются по всей толщине (химическая посуда).

По сходной причине лопается обычная стеклянная посуда, если пытаться греть в ней жидкости на огне или на электрической плитке. Существуют, однако, специальные (сорта стекла (так называемое кварцевое стекло, содержащее до 96 % кварца, SiO2), которые расширяются при нагревании настолько мало, что напряжения при неравномерном нагревании посуды, сделанной из такого стекла, не опасны. В кастрюле из кварцевого стекла можно кипятить воду. Линейное расширение различных материалов при одном и том же повышении температуры различно. Это видно, например, из такого опыта: две разнородные пластинки (например, железная и медная) склепывают между собой в нескольких местах (рис. 355, а). Если при комнатной температуре пластинки прямые, то при нагревании они искривятся, как изображено на рис. 355, б. Это показывает, что медь расширяется в большей мере, чем железо. Из этого опыта следует также, что при изменениях температуры тела, состоящего из нескольких различно расширяющихся частей, в нем тоже появляются внутренние напряжения. В опыте, изображенном на рис. 355, медная пластинка сжата, а железная — растянута. По причине неодинакового расширения железа и эмали возникают напряжения в эмалированной железной посуде; при сильном нагреве эмаль иногда отскакивает.

Напряжения, появляющиеся в твердых телах вследствие теплового расширения, могут быть очень большими. Это необходимо принимать во внимание во многих областях
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни
Рис. 355. а) Пластинка, склепанная из медной и железной полосок, в колодном состоянии. б) Та же пластинка в нагретом состоянии (для наглядности изгиб показан преувеличенным)
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни
Рис. 356. Компенсатор на паропроводе дает возможность трубам А и В расширяться
техники. Бывали случаи, когда части железных мостов, склепанные днем, охлаждаясь ночью, разрушались, срывая многочисленные заклепки. Во избежание подобных явлений, принимают меры к тому, чтобы части сооружений при изменении температуры расширялись или сжимались свободно. Например, железные паропроводы снабжают пружинящими изгибами в виде петель (компенсаторы, рис. 356).
Увеличение линейных размеров сопровождается увеличением объема тел (объемное расширение тел). О линейном расширении жидкостей говорить нельзя, так как жидкость не имеет определенной формы. Объемное же расширение жидкостей нетрудно наблюдать. Наполним колбу подкрашенной водой или другой жидкостью и заткнем ее пробкой со стеклянной трубкой так, чтобы жидкость вошла в трубку (рис. 357, а). Если к колбе поднести снизу сосуд с горячей водой, то в первый момент жидкость в трубке опустится, а затем начнет подниматься (рис.. 357, б и в). Понижение уровня жидкости в первый момент указывает на то, что сперва расширяется сосуд, а жидкость еще не успела прогреться. Затем прогревается и жидкость.
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни
Рис. 357. а) Подкрашенная вода вошла из колбы в пробку. б) К колбе снизу подносится сосуд с горячей водой. В первый момент погружения колбы жидкость в трубке опускается. в) Уровень в трубке через некоторое время устанавливается выше, чем до нагревания колбы
тепловое расширение в жизни. Смотреть фото тепловое расширение в жизни. Смотреть картинку тепловое расширение в жизни. Картинка про тепловое расширение в жизни. Фото тепловое расширение в жизни
Рис. 358. Схема устройства водяного отопления в доме. На чердаке помещен расширительный бак 1, из которого вода стекает по трубке 2
Повышение ее уровня показывает, что жидкость расширяется в большей мере, чем стекло. Различные жидкости расширяются при нагревании по-разному: например, керосин расширяется сильнее, чем вода.

Если жидкость нагревается в замкнутом сосуде, который препятствует ее расширению, то в ней, так же как и в твердых телах, появляются огромные напряжения (силы давления), действующие на стенки сосуда и могущие их разрушить. Поэтому системы труб водяного отопления всегда снабжаются расширительным баком, присоединенным к верхней части системы и сообщающимся с атмосферой (рис. 358). При нагревании воды в системе труб часть воды переходит в расширительный бак, и этим исключается напряженное состояние воды и труб.

195.1. Как меняется диаметр отверстия в чугунной кухонной печи, когда печь нагревается?
195.2. Когда балалайку выносят из теплого помещения на мороз, ее стальные струны становятся более натянутыми, Какое заключение можно вывести отсюда о различии в расширении стали и дерева?
195.3. В роялях стальные струны натягиваются на железную раму. Меняется ли натяжение струн при настолько медленном
изменении температуры, что рама успевает принять ту же температуру, что и струны (железо расширяется почти в той же степени, что и сталь)?
195.4. Для впайки электродов в электрическую лампу употребляют сплав «платинид», расширяющийся при нагревании так же, как стекло. Что может случиться, если впаять в стекло медную проволочку (медь расширяется заметно сильнее стекла)?
195.5. Как изменился бы опыт, изображенный на рис. 357, если бы колба была сделана из кварцевого стекла?
195.6. В технике часто пользуются биметаллическими пластинками, состоящими из двух тонких пластинок разных металлов, приваренных друг к другу по всей поверхности соприкосновения. На рис. 359 показана упрощенная схема термореле’ — прибора, автоматически выключающего на небольшой срок электрический ток, если сила тока почему-либо превысит допустимое значение: 1 — биметаллическая пластинка, 2 — небольшой нагревательный элемент, при допустимой силе тока нагревающийся слишком слабо для срабатывания реле, 3 — контакт. Разберитесь в действии термореле. С какой стороны пластинки 1 должен находиться металл, расширяющийся в большей мере?

Расчёт провисания провода при построении ЛЭП из-за нагревания провода.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *