<<Предыдущая страница.

Е.А. Царева 

Раздел 3. Мир теплоты.

� 3.7. Тепловое расширение тел

Общеизвестно, что вещество обычно расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Но есть и исключения, и наиболее примечательное из них � вода. Выше 4 ⁰С вода расширяется по мере роста температуры, но вода так же расширяется и по мере падения температуры от 4 ⁰С до 0⁰С. Таким образом, данная масса воды имеет наименьший объем при 4 ⁰С.

 При расширении тела происходит  увеличение его объема, и мы говорим об объемном расширении. Но иногда нас больше интересует изменение какого- либо одного размера, например длины железнодорожных рельс, электрических проводов, или какого-либо металлического стержня. В этом случае удобно говорить о линейном расширении. Конструкторы автомобилей интересуются расширением поверхности листов металла, применяемых при постройке машин. Здесь вопрос стоит о поверхностном расширении.

В данном параграфе мы в основном будем говорить о линейном расширении твердых тел.

Опыт показывает, что при незначительном изменении температуры изменение линейных размеров тела прямо пропорционально изменению температуры, кроме того, удлинение зависит от первоначальной длины тела . Поэтому удобнее рассматривать не само удлинение тела, а его отношение к первоначальной длине . Эта величина называется относительным удлинением. Относительное удлинение пропорционально изменению температуры :

                                 (9)

Коэффициент пропорциональности a называется  коэффициентом линейного расширения. Он показывает, на какую долю от своего первоначального значения изменяются линейные размеры тела при нагревании его на 1⁰. Коэффициент линейного расширения зависит от природы вещества, а так же от температуры. Если изменение температуры невелико, то зависимостью коэффициента от температуры можно пренебречь.

Из формулы (9) вытекает зависимость линейных размеров тела от температуры:                                                       (10).

Объемное расширение твердого тела так же характеризуется коэффициентом объемного расширения, который показывает на какую долю от своего первоначального значения изменяется объем тела при нагревании на 1⁰.

Объем тела при некоторой температуре в этом случае можно найти по формуле:                                                   (11).

Следующая станица>>