Varmeudvidelse

Termisk ekspansion (udtrykket "termisk ekspansion" bruges også) er en ændring i et legemes lineære dimensioner og form, når dets temperatur ændres . Kvantitativt er den termiske udvidelse af væsker og gasser ved konstant tryk karakteriseret ved en isobarisk udvidelseskoefficient (volumetrisk termisk udvidelseskoefficient). For at karakterisere den termiske ekspansion af faste stoffer introduceres yderligere koefficienten for lineær termisk ekspansion.

Den gren af ​​fysikken , der studerer denne egenskab, kaldes dilatometri (se dilatometer ).


Den termiske udvidelse af legemer tages i betragtning ved design af alle installationer, instrumenter og maskiner, der arbejder under variable temperaturforhold.

Den grundlæggende lov om termisk ekspansion siger, at et legeme med en lineær størrelse i den tilsvarende dimension, med en stigning i dets temperatur med og i fravær af eksterne mekaniske kræfter, udvider sig med en mængde svarende til:

,

hvor er den såkaldte lineære termiske udvidelseskoefficient . Lignende formler er tilgængelige til at beregne ændringer i et legemes areal og volumen. I det givne enkleste tilfælde, når den termiske udvidelseskoefficient ikke afhænger af hverken temperaturen eller ekspansionsretningen, vil stoffet ekspandere ensartet i alle retninger i nøje overensstemmelse med ovenstående formel.

Teori

Hvis hovedmekanismen for ekspansion og andre termiske virkninger i et fast legeme er en stigning i amplituden af ​​svingninger af krystalgitteret , så er det i tilfælde af en væske et fald i antallet af nærmeste naboer Z, som karakteriserer den korte -rækkefølge (en krystal har både lang- og kortrækkende orden, en væske har kun kortrækkende orden, gas - ingen; derfor bevarer krystallen både volumen og form, væsken - kun volumenet og gassen har hverken et fast volumen eller en form). Derfor beskriver en simpel hulmodel af en væske [1] , baseret på tilstedeværelsen af ​​en kortrækkende topologisk orden i en væske, karakteriseret ved antallet af nærmeste naboer Z, godt termisk ekspansion og andre temperaturpåvirkninger op til en kritisk temperatur , i hvert fald i ret simple væsker [2] .

Se også

Links

Noter

  1. ↑ Cernuchi F., Eyring H. An Elementary Theory of the Liquid State // The Journal of Chemical Physics. - 1939. - Bd. 7, nr. 7. - P. 547-551.
  2. ↑ Lipkin A.I. Hulmekanisme for temperaturafhængighed af volumen og lydhastighed i en væske // Akustisk journal. - 1992. - T. 38, no. 2. - S. 317-332. - UDC  538.951; 533,75 .