拡張、種類、タイプ、式、概念、および例の定義
拡張、種類、タイプ、式、概念、効果、および例の定義 物質の温度の上昇による物体のサイズの増加です。 材料が加熱されると、その体積は常に増加し、各寸法は一緒に増加します
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拡張の定義
膨張とは、物質の温度が上昇することによる物体のサイズの増加です。 材料が加熱されると、その体積は常に増加し、各寸法は同時に増加します（De Chiara、1978）。 微視的レベルでは、物体の長さと温度の変化との関係の精度を決定できます。 サイズは、各分子が分子と非常に強く衝突することによる運動エネルギーの増加の観点から理解できます。 彼の隣。 分子は、材料が分離して発達するまで互いに押し合います（Joseph、1998）。
膨張とは、物質の温度の上昇による物体のサイズの増加です。 この膨張は、固体、液体、および気体で発生する可能性があります。 物質の膨張量は、最初の物体のサイズ、温度の上昇、および物質の種類に大きく依存します。 これらの物質の膨張効果は、さまざまな技術の開発に非常に役立ちます。
定義熱膨張とは、熱（熱）にさらされることにより、オブジェクトが長く、広く、広くなる、または体積が変化する可能性のある変化です。 各オブジェクトの膨張は、周囲温度と、オブジェクトの膨張係数または膨張係数に応じて異なります。
ほとんどの物質は、加熱すると膨張するか、冷却すると収縮します。 物質が加熱されると、物質に含まれる分子はより速く、より大きな振幅で振動します 振動が大きくなり、その結果、物体分子間の距離が大きくなり、 拡張。 膨張は、固体、液体、および気体で発生する可能性があります。 物質の膨張量は、物体の初期サイズ、温度の上昇、および物質の種類に大きく依存します。 物質の膨張効果は、さまざまな技術の開発に非常に役立ちます。
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拡張の種類と種類
膨張は、固体、液体、気体の3つのタイプに分けられます。 これらの3つのタイプを次のように説明します。
固体の膨張
固体の膨張は、窓枠、線路、電線などのオブジェクトで発生する膨張の一種です。 日中の窓枠は湾曲しているように見えます。これは、オブジェクトが拡張しているために発生します。 オブジェクトの拡張は、オブジェクトのすべての部分で発生します。 固体の膨張は、長い膨張、面積の膨張、体積の膨張の3つに分けられます。
a。 長い拡張
膨張長さは、熱を受けることによる物体の長さの増加です。 長い拡張では、幅と厚さの値はオブジェクトの長さに比べて非常に小さくなります。 したがって、幅と厚さは存在しないと見なされます。 長い拡張のみを受けるオブジェクトの例は、非常に長い小さなワイヤーです。
オブジェクトの長さの膨張は、オブジェクトの初期の長さ、長さの膨張係数、温度変化の大きさなど、いくつかの要因の影響を受けます。 オブジェクト自体の長さの膨張係数は、オブジェクトのタイプまたは材料のタイプに影響されます。 数学的には、特定の温度で加熱された後の物体の長さの増加を決定するために使用される方程式は次のとおりです。
設置時の電気ネットワークケーブルの長さが長すぎます。これは、電源ケーブルが長時間伸びているためです。 電源コードは、午前中はきつく、午後はたるんで見えます。 ケーブルは、太陽からの熱にさらされると膨張します。 長い膨張を調査するために使用される機器は muschenbroek. オブジェクトの長さの拡張は、オブジェクトの初期の長さ、温度の上昇の大きさの影響を受け、オブジェクトのタイプによって異なります。
b。 ワイド拡張
膨張面積は、熱を受けることによる物体のサイズの増加です。 長さと幅のあるオブジェクトでは広範囲の膨張が発生しますが、厚さは非常に薄く、存在しないと見なされます。 大きく膨張するオブジェクトの例は、家のガラス窓です。 空気が冷えていると、ガラスの膨張係数が木材の膨張係数よりも大きいため、ガラスは収縮します。 温度が上がると、ガラスは木枠よりも大きく膨張し、木枠にしっかりと固定されているように見えます。
面積の拡大と同様に、面積の拡大に影響を与える要因は、初期面積、面積拡大係数、および温度の変化です。 実際には、面積膨張は2次元の長さ膨張であるため、面積膨張係数は長さ膨張係数の2倍に等しくなります。 面積と体積の最終的な増加を決定するには、次の式を使用します。
c。 ボリューム拡張
体積膨張は、熱を受けることによる物体の体積のサイズの増加です。 ボリュームの拡張は、オブジェクトの長さ、幅、厚さが異なる場合に発生します。 体積が膨張するオブジェクトの例は、立方体、水、空気です。 ボリュームは、長さの拡張係数の3倍に等しいボリュームの拡張係数を決定するため、3次元の長さの別の形式です。 オブジェクトのボリュームの増加と最終的なボリュームを決定するために使用される方程式は次のとおりです。
液体の膨張
液体中での膨張は、長いまたは広い膨張を伴いませんが、空間膨張または体積膨張としてのみ知られています。 液体に与えられる温度が高いほど、その体積膨張は大きくなります。 その結果、液体の種類ごとに液体の膨張が異なりますが、最初は液体の体積は同じですが、加熱すると体積が異なります。 液体の体積膨張は、温度の上昇による圧力の膨張に関連しています。 液体、固体、気体が出会うポイントを 三重点.
特に水については、0からの温度上昇でoCから4oC音量は増加しませんが、代わりに減少します。 この例外は水異常と呼ばれます。 したがって、4でoC水は最小量です。 4時oC水は最小の位置を占めるため、その温度で水は最大の密度を持ちます。 したがって、温度が0〜4に上昇したときの水oCは収縮し、温度が4から上昇するとoC以上が拡大します。 水中の体積と温度の関係を次のグラフに示します。
ガスの膨張
ガスは、温度が上がると膨張し、温度が下がると収縮します。 ガス状物質の膨張は、長く広い膨張では知られておらず、ガスの体積膨張のみがあります。 ガスの膨張は、次のように定式化された体積膨張です。
V = V_o（1 + y.∆l）
情報：
y：体積膨張係数（1 / 273oC）
気体物質の膨張は、一定温度（等温）、一定圧力（等圧）、および固定体積（等圧）の3つのタイプに分けられます。
a。 等温時のガスの膨張
一例は、自転車のタイヤを膨らませるポンプです。 最初は（持ち上げると）軽く感じますが、時間が経つにつれて重くなります。 これは、ポンプを押すとガスの量が減ることを意味するためです。 一定温度でのガスの膨張は、温度が一定に保たれている密閉空間内のガスは、ガスの圧力と体積の積が一定であるというボイルの法則を適用します。 これに基づいて、次のように定式化されます。
PV =固定またはP_1V_1 = P_2 V_2
情報 ：
P：圧力（atm）
V：ボリューム（L）
b。 等圧時のガスの膨張
一定圧力でのガスの膨張は、ゲイ・リュサックの法則、つまり一定圧力の密閉空間内のガスを適用します。ガスの量は、ガスの絶対温度に比例します。 方程式の形式では、次のように書くことができます。
V1 /（T1）= V2 / T2
情報：
V：ボリューム（L）
T：温度（K）
c。 定積時のガスの膨張
一定の体積でのガスの膨張は、ボイルゲイリュサックの法則を適用します。つまり、密閉された空間内のガスの体積が一定に保たれている場合、ガスの圧力はその絶対温度に比例します。 この法律は次のように定式化されています。
P1 / T1 = P2 / T2
情報：
P：圧力（atm）
T：温度（K）
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物質の膨張の概念
日常生活における物質の拡大の概念の適用
物質の膨張の原理は、日常生活に広く適用されています。 以下は、その実装のいくつかの例です。
- 窓ガラスの設置
窓ガラスの設置は、ガラスの膨張係数がガラスが設置されている木材の膨張係数よりも大きいため、ガラスの膨張スペースにも注意を払っています。 これは、フレームが曲がらないようにするために非常に重要です。
- レール接続の設置
鉄道接続では、1つのレールロッドと別のレールロッドの間にギャップを設ける必要があります。 温度が上がると、レールロッドが伸びて長さが長くなります。 レール間に拡張スペースを設けることにより、レール間に圧力がかからず、レールが曲がります。
- カートホイールへの鉄フレームの取り付け
ワゴンホイールフレームは通常、ホルダーよりわずかに小さく作られているため、直接所定の位置に取り付けることはできません。 フレームを取り付けるには、最初にアイロンが膨張してサイズが大きくなるまで加熱する必要があります フレームを設置しやすいように場所よりも大きくなります それ。 温度が下がると、フレームのサイズが縮小し、所定の位置にしっかりとはまります。
- 電気および電話網の設置
電気ケーブルまたは電話ネットワークケーブルは、ある極から別の極に緩く取り付けられているため、空気が冷えているときは、ケーブルの長さがわずかに短くなり、締められます。 ケーブルがたるんで取り付けられていない場合、収縮が発生するとケーブルが切断されます。
- バイメタルチップ
バイメタル片は、一緒にリベットで留められた異なる長さの膨張係数を持つ2つの金属片です。 バイメタルチップは温度変化に非常に敏感です。 常温では、バイメタルストリップの長さは同じになり、2つのピースは直線になります。 温度が上昇すると、2つの部品は異なる長さで膨張します。 その結果、バイメタルチップは膨張係数の小さい金属に向かって曲がります。
バイメタルチップは、さまざまな目的に使用できます。たとえば、バイメタル温度計、電気アイロンのバイメタルサーモスタット、バイメタルアラームスイッチ、バイメタル電気ヒューズなどです。 同じ膨張係数ではない物質の膨張を利用することは、自動車産業、例えば自動スイッチとして設置されるバイメタルや車両のブレーキライトに役立つ可能性があります。
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拡大の原因
一般に、膨張プロセスは、温度の上昇、高圧、および流量が速すぎるという3つの原因で発生します。 温度が上昇すると、粒子同士が衝突する動きが発生します。 衝突は、領域の自然な拡張または拡張と呼ばれる原因になります。
高圧がデバイスに入ると、膨張を引き起こす可能性もあります。 圧力が設計データの最大圧力限界に近づくと、ユニットは周囲の圧力に合わせて調整しようとします。 調整プロセスは拡張と呼ばれます。 この拡張には上限があります。つまり、ユニット（ツール）は既存の圧力に調整できなくなります。 これにより、爆発や漏れが発生する可能性があります。
流量が多すぎると、流れる流体から発生する摩擦力によって膨張が発生する可能性があります。 流量が多すぎると、粒子がこすれてすばやく移動する可能性があります。 流量によって発生する膨張過程は、温度上昇による膨張と大差ない原理を持っています。
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拡張による損失
拡張による損失の例は次のとおりです。
- ガラスやガラスのボウルは、突然お湯で満たされると割れたり粉々になったりします。 これは、ガラスが熱を伝導しにくいため、お湯で満たされているときに熱が急速に広がらないために発生します。 その結果、ガラスの内側は外側よりも速く膨張します。
- 線路は拡張しているため、日中は線路が曲がりますが、線路は これらの固定ボルトは、レールのカーブを克服することを目的としています。各レール接続には、 ギャップ。
- 窓のガラスまたはドアのガラス、暑い日にひびが入ったり粉々になったり。 これは、ガラスの膨張が木材の膨張よりも大きいためです。 ガラスが割れるのを防ぐために、ガラスフレームはガラスに比べて幅が広くなっています（緩んでいます）。
- 気温が上がると橋が曲がったり折れたりすることがありますこれは次の方法で克服できます 橋の支柱に隙間（空洞）を作るか、各梁接続のサンブンガンに隙間を作ります ブリッジ。
- 車やオートバイのエンジン部分は、エンジンが作動しているときに膨張します。 その結果、エンジン音が荒くなり、回転部が故障します。 これは、クーラントを追加してエンジンを冷却することで克服できます。
- 電源ケーブルは少し緩く取り付けられています。 緊張した状態で設置すると、夜間の気温が下がり、電源コードが縮んで破損する場合があります。
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人生の拡大の例
スチールホイールの取り付け
ホイールリムよりも直径が小さいスチールタイヤは、取り付ける前に加熱する必要があります。 目標は、スチールタイヤを拡張して取り付けを容易にすることです。 温度が通常（部屋）に戻ると、設置結果はより強くなります。
精製
リベット留めは、特殊なハンマーを使用して2枚の金属板を接合するプロセスです。 接合する2枚のプレートをくすぶりに加熱したリベットでつなぎ、特殊なハンマーで叩いて平らにします。
再び冷えると釘が縮み、2枚のプレートをしっかりとつなぐことができます。 今日の時代では、精製は橋、自動車工場、造船、 パイプ、自動車、飛行機を接合し、古代には精製がホイールの製造によく使用されていました カート。
金属製のボトルキャップを開く
金属製の蓋が付いたガラス瓶は、開けるのが難しいことがよくあります。 それを開くために、ボトルのキャップは火で予熱されます。 金属製のボトルキャップは、加熱するとガラス製のボトルよりも速く膨張するため、緩んで簡単に開くことができます。
バイメタルチップ
バイメタルは2つの金属を意味します。 バイメタル片は、膨張係数が異なる2つの金属片（通常は真ちゅうと鉄）で、一緒にリベットで留められています。 バイメタルチップは温度変化に非常に敏感です。 常温では2つの金属の長さは同じですが、温度が上がると2つの金属は増加して膨張します 異なる長さ、結果としてバイメタルプレートは係数を持つ金属に向かって曲がります 最小。 バイメタル曲げは、バイメタルアラームスイッチやバイメタル温度計など、さまざまな目的に使用できます。
火災警報器の用途では、バイメタル部品が警報スイッチとして使用されます。 火災が発生すると、室温が上昇し、バイメタル片がより小さな係数で金属に向かって膨張します。 バイメタルプレートが膨張して曲がると、湾曲したバイメタルプレートが回路の端に接触します 回路が接続され、電流がバイメタルチップを流れ、アラームが鳴るように、電気を分離します 音。
鉄道接続
線路の設置は、1本のレールロッドと別のレールロッドの間にギャップを設ける必要があります。 日中に温度が上昇すると、レールロッドが膨張して長さが長くなるか、膨張が発生します。 ギャップがあると、隣接する2本のレールロッド間に衝突が発生せず、線路が次のようになります。 曲がった。 したがって、距離またはギャップを調整するには、アクションによってレールに大きな変化が生じるように考慮する必要があります。
橋の建設
橋はしばしば鉄のフレームでできています。 鉄製の橋脚は温度が上がると膨張し、橋脚の両端とコンクリート柱の間に膨張ギャップがあります。 さらに、チップはホイールに配置されます。 拡張が発生すると、スケルトンの長さが長くなります。 ホイールとスロットの存在により、フレームを縦方向に移動しやすく、短くすることで、曲がりを防ぎます。
