Opredelitev razširitve, vrste, vrste, formule, koncepti in primeri
Opredelitev razširitve, vrste, vrste, formule, koncepti, učinki in primeri je povečanje velikosti predmeta zaradi zvišanja temperature snovi. Ko se material segreje, se njegova prostornina vedno poveča in vsaka dimenzija se skupaj poveča
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Kaj je sprememba snovi in vrste ter primeri?
Opredelitev razširitve
Širjenje je povečanje velikosti predmeta zaradi zvišanja temperature snovi. Ko se material segreje, se njegova prostornina vedno poveča in vsaka dimenzija hkrati poveča (De Chiara, 1978). Na mikroskopski ravni lahko določimo natančnost razmerja med dolžino predmeta s spremembami temperature, dodajanjem velikost lahko razumemo v smislu povečanja kinetične energije zaradi vsake molekule, ki močno trči v molekulo zraven njega. Molekule bodo medsebojno potiskale, dokler se material ne ločijo in razvijejo (Joseph, 1998).
Širjenje je povečanje velikosti predmeta zaradi zvišanja temperature snovi. Do tega raztezanja lahko pride v trdnih snoveh, tekočinah in plinih. Količina ekspanzije snovi je zelo odvisna od velikosti prvega predmeta, povišanja temperature in tudi vrste snovi. Razširitveni učinek teh snovi je zelo koristen pri razvoju različnih tehnologij.
Opredelitev Termična ekspanzija je sprememba predmeta, ki lahko zaradi izpostavljenosti toploti (toploti) postane daljša, širša, širša ali pa tudi spremeni prostornino. Razširitev vsakega predmeta bo različna, odvisno od temperature okolice in tudi koeficienta raztezanja ali raztezanja predmeta.
Večina snovi se pri segrevanju razširi ali pri hlajenju skrči. Ko se snov segreje, bodo molekule v njej vibrirale hitreje in z večjo amplitudo Vibracije se bodo povečale, posledično bo razdalja med molekulami predmeta večja in bo širitev. Razširitev se lahko pojavi v trdnih snoveh, tekočinah in plinih. Količina ekspanzije snovi je zelo odvisna od začetne velikosti predmeta, zvišanja temperature in vrste snovi. Razširitveni učinek snovi je zelo koristen pri razvoju različnih vrst tehnologije.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Prispevek o odvisnih snoveh in psihotropiki: opredelitev, vrste, primeri, vplivi
Vrste in vrste širitve
Ekspanzija je razdeljena na tri vrste, in sicer na ekspanzijo trdnih snovi, tekočin in plinov. Te tri vrste bomo razložili na naslednji način:
Širjenje trdnih snovi
Širjenje trdnih snovi je vrsta ekspanzije, ki se pojavi v predmetu, kot so okenski okvirji, železniški tiri in električne žice. Okenski okvir čez dan je videti ukrivljen, to se zgodi, ker se objekt širi. Razširitev predmeta se zgodi v vseh delih predmeta. Razširitev trdne snovi je razdeljena na tri, in sicer na dolgo razširitev, razširitev površine in razširitev prostornine.
a. Dolga širitev
Razširitvena dolžina je povečanje dolžine predmeta zaradi sprejemanja toplote. Pri dolgi ekspanziji so vrednosti širine in debeline zelo majhne v primerjavi z dolžino predmeta. Torej se šteje, da širina in debelina ne obstajata. Primer predmeta, ki se le dolgo razširi, je zelo dolga majhna žica.
Na dolgo ekspanzijo predmeta vpliva več dejavnikov, in sicer začetna dolžina predmeta, koeficient dolge ekspanzije in velikost spremembe temperature. Na koeficient razširitve dolžine samega predmeta vpliva vrsta predmeta ali vrsta materiala. Matematično enačba, ki se uporablja za določanje povečanja dolžine predmeta po segrevanju pri določeni temperaturi, je:
Dolžina električnega omrežnega kabla v napravi je pretirana, saj se napajalni kabel dolgo širi. Napajalni kabel bo zjutraj videti tesno, popoldne pa ohlapen. Kabel se razširi zaradi izpostavljenosti sončni toploti. Instrument za raziskovanje dolge ekspanzije je muschenbroek. Na razširitev predmeta na dolžino vplivajo začetna dolžina predmeta, velikost povišanja temperature in je odvisna od vrste predmeta.
b. Široka širitev
Razširitveno območje je povečanje velikosti predmeta zaradi sprejemanja toplote. Obsežne širitve se pojavijo pri predmetih, ki imajo dolžino in širino, medtem ko je debelina zelo majhna in se šteje, da ne obstaja. Primer predmeta, ki ima široko razširitev, je hišno stekleno okno. Ko je zrak hladen, se steklo skrči, ker je koeficient raztezanja stekla večji od koeficienta raztezanja lesa. Če se temperatura poveča, se bo steklo razširilo večje od lesenega okvirja, tako da bo steklo videti tesno pritrjeno na lesen okvir.
Tako kot pri širitvi območja so dejavniki, ki vplivajo na širitev območja, začetna površina, koeficient širitve površine in spremembe temperature. Ker je dejansko razširitev območja razširitev dolžine v smislu dveh dimenzij, je koeficient širitve površine enak 2-kratnemu koeficientu dolge širitve. Za določitev končnega povečanja površine in prostornine se uporablja naslednja enačba:
c. Razširitev prostornine
Razširitev prostornine je povečanje prostornine predmeta zaradi prejema toplote. Do razširitve prostornine pride, če imajo predmeti dolžino, širino in debelino. Primeri predmetov, ki imajo volumsko razširitev, so kocke, voda in zrak. Prostornina je druga oblika dolžine v treh dimenzijah, ker naj bi določila koeficient raztezanja prostornine, enak 3-kratnemu koeficientu raztezanja dolžine. Enačba, ki se uporablja za določanje povečanja prostornine in končne prostornine predmeta, je:
Raztezanje tekočine
Širjenje v tekočinah ne vključuje dolgega ali širokega širjenja, temveč je znano le kot razširitev prostora ali prostornina. Višja kot je temperatura tekočine, večja je njena volumska ekspanzija. Raztezanje tekočin za vsako vrsto tekočine je posledično različno, čeprav je na začetku prostornina tekočine enaka, vendar po segrevanju količina postane drugačna. Prostorninsko raztezanje tekočine je povezano s povečanjem tlaka zaradi povišanja temperature. Kliče se točka, kjer se srečajo tekočina, trdna snov in plin trojna točka.
Predvsem za vodo, pri dvigu temperature od 0oOd C do 4oC se glasnost ne poveča, ampak se zmanjša. Ta izjema se imenuje vodna anomalija. Zato ob 4.oVoda ima najmanjšo prostornino. Ob 4oVoda C zavzema najmanjši položaj, tako da ima voda pri tej temperaturi največjo gostoto. Torej vodo, ko je temperatura povišana od 0-4oC se bo skrčil in če se temperatura poviša s 4oC in več se bo razširil. Razmerje med prostornino in temperaturo v vodi je prikazano na naslednjem grafu:
Širjenje plinov
Plin se širi, ko njegova temperatura narašča in se krči, ko se njegova temperatura znižuje. Pri ekspanziji plinske snovi ni znano dolgo in široko ekspanzijo, obstaja le volumska ekspanzija plina. Širitev plina je volumska ekspanzija, ki je formulirana na naslednji način:
V = V_o (1 + y.∆l)
Informacije:
y: koeficient volumskega raztezanja (1 / 273oC)
Širjenje v plinastih snoveh delimo na tri vrste, in sicer na ekspanzijo plina pri konstantni temperaturi (izotermična), pri konstantnem tlaku (izobarna) in fiksni prostornini (izohorna).
a. Širjenje plinov, kadar je izotermičen
En primer je črpalka za napihovanje kolesarske gume. Sprva se bo počutil lahkotno (ko ga dvignete), sčasoma pa bo postalo težje. To pa zato, ker s pritiskom na črpalko pomeni, da se bo količina plina zmanjšala. Širjenje plina pri konstantni temperaturi uporablja Boyleov zakon, ki pravi, da je plin v zaprtem prostoru, katerega temperatura je konstantna, nato pa zmnožek tlaka in prostornine plina konstanten. Na podlagi tega je oblikovano:
PV = fiksno ali P_1 V_1 = P_2 V_2
Informacije:
P: tlak (atm)
V: prostornina (L)
b. Širjenje plina, kadar je izobarno
Širjenje plina pri konstantnem tlaku uporablja Gay-Lussacov zakon, in sicer za plin v zaprtem prostoru s konstantnim tlakom, količina plina je sorazmerna z absolutno temperaturo plina. V obliki enačbe lahko zapišemo tako:
V1 / (T1) = V2 / T2
Informacije:
V: prostornina (L)
T: temperatura (K)
c. Širjenje plinov, kadar je izohorno
Širjenje plina pri konstantni prostornini uporablja Boyle-Gay Lussacov zakon, in sicer če je količina plina v zaprtem prostoru konstantna, je tlak plina sorazmeren z njegovo absolutno temperaturo. Ta zakon je oblikovan:
P1 / T1 = P2 / T2
Informacije:
P: tlak (atm)
T: temperatura (K)
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Glede spremembe snovi s strani Heat Kalo
Koncept razširitve snovi
Uporaba koncepta razširitve snovi v vsakdanjem življenju
Načelo širjenja snovi se pogosto uporablja v vsakdanjem življenju. Sledi nekaj primerov njegove izvedbe:
- Namestitev okenskega stekla
Vgradnja okenskega stekla je pozorna tudi na raztezni prostor stekla, ker je koeficient raztezanja stekla večji od koeficienta raztezanja lesa, kjer je steklo nameščeno. To je zelo pomembno, da se izognete upogibanju okvirja.
- Namestitev železniške povezave
Železniška povezava mora zagotavljati režo med eno tirnico in drugo tirnico. Če se temperatura poveča, se bo tirnica razširila, tako da se bo povečala. Z danim razteznim prostorom med tirnicami med tirnicami ne bo pritiska, zaradi česar se tirnice upognejo.
- Namestitev železnega okvirja na voziček
Okvir vagonskega kolesa je običajno nekoliko manjši od držala, tako da ga ni mogoče namestiti neposredno na svoje mesto. Če želite namestiti okvir, je treba likalnik najprej segrevati, dokler se ne razširi in je velikost preveč bo večja od mesta, tako da bo lažje namestiti okvir to. Ko se temperatura ohladi, se okvir zopet zmanjša in trdno zaskoči.
- Namestitev električnega in telefonskega omrežja
Kabli za elektriko ali telefonsko omrežje so ohlapno nameščeni od enega pola do drugega, tako da se bo dolžina kabla, ko je hladen zrak, nekoliko zmanjšala in zategnila. Če kabel ni nameščen ohlapno, bo ob krčenju kabel odklopljen.
- Bimetalni čip
Bimetalni kosi so dva kovinska kosa s koeficientoma raztezanja različnih dolžin, ki sta kovičena skupaj. Bimetalni čips je zelo občutljiv na temperaturne spremembe. Pri normalnih temperaturah bo dolžina bimetalnega traku enaka in kosa bosta v ravni črti. Če se temperatura poveča, se bosta kosa razširila v različni dolžini. Posledično se bimetalni čip upogne proti kovini, ki ima majhen koeficient raztezanja.
Bimetalni čipi se lahko uporabljajo za različne namene, na primer v bimetalnih termometrih, bimetalni termostati v električnih likalnikih, bimetalna alarmna stikala, bimetalne električne varovalke. Uporaba raztezanja snovi, ki niso enaki koeficientu raztezanja, je lahko koristna za avtomobilsko industrijo, na primer v bimetalih, ki so nameščeni kot avtomatska stikala ali v zavornih lučeh vozila.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Popolna opredelitev in vrste širitve
Vzrok za širitev
Proces širjenja na splošno nastane zaradi treh stvari, in sicer povišanja temperature, visokega tlaka in prehitrega pretoka. Ko pride do povišanja temperature, pride do premikanja delcev, ki trčijo med seboj. Trk povzroči naravno širitev območja ali imenovano širitev.
Ko visok tlak vstopi v napravo, lahko povzroči tudi razširitev. Ko se tlak v projektnih podatkih približa najvišji meji tlaka, se bo enota poskušala prilagoditi tlaku v okolici. Proces prilagajanja se imenuje razširitev. Ta razširitev ima največjo mejo, kar pomeni, da se enota (orodje) ne more več prilagoditi obstoječemu tlaku. To lahko povzroči eksplozije in puščanje.
Previsok pretok lahko povzroči trenje zaradi trenja, ki ga ustvarja tekočina. Če je pretok previsok, lahko povzroči, da se delci hitro podrgnejo in premaknejo. Proces raztezanja, ki nastane zaradi pretoka, se načeloma ne razlikuje veliko od raztezanja, ki ga povzroči povišanje temperature.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Opredelitev kohezije in adhezije
Izgube zaradi širitve
Primeri izgub zaradi širitve so naslednji:
- Steklene ali steklene sklede se ob nenadnem polnjenju z vročo vodo počijo ali razbijejo. To se zgodi, ker steklo ne prevaja toplote tako, da se toplota, ko se napolni z vročo vodo, ne širi hitro. Posledično se notranjost stekla širi hitreje kot zunanja.
- Železniški tiri se čez dan upogibajo, ker se tirnice širijo, tirnice pa so vezane namen teh pritrdilnih vijakov je premagati krivuljo tirnice, pri vsaki povezavi tirnice je podan a vrzel.
- Steklo na oknih ali steklo na vratih, razpokano ali razbito v vročih dneh. To je zato, ker je širitev stekla večja kot širitev lesa. Da se steklo ne zlomi, je stekleni okvir v primerjavi s steklom širši (ohlapen).
- Mostovi se lahko upognejo ali zlomijo, ko se temperatura zraka dvigne. To lahko premagamo z naredite reže (votline) v nosilnih stebrih mostu ali ustvarite reže v vsaki povezavi žarka sambungan most.
- Motorni del avtomobila ali motocikla se med delovanjem motorja razširi. Posledično zvok motorja postane grob in vrteči se deli se pokvarijo. To lahko premagamo s hlajenjem motorja z dodajanjem hladilne tekočine.
- Napajalni kabel je nameščen nekoliko ohlapno. Če je napeta v napetem položaju, je ponoči temperatura nižja, napajalni kabel se skrči in se lahko zlomi.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Toplota: opredelitev, izpodriv, zmogljivost, vrsta in formule s popolnimi primeri
Primeri širitve v življenju
Montaža jeklenih koles
Pred namestitvijo je treba jeklene pnevmatike, katerih premer je manjši od platišč, ogreti. Cilj je, da se jeklene pnevmatike razširijo in olajšajo namestitev. Ko se temperatura povrne na normalno (sobno), bodo rezultati namestitve močnejši.
Rafiniranje
Zakovica je postopek spajanja dveh kovinskih plošč s posebnim kladivom. Dve plošči, ki ju je treba združiti, nato za zakovice, ki so bile segrete do tlenja, uporabimo za povezavo, nato pa jih s posebnim kladivom premažemo, da postanejo ravne.
Ko se ponovno ohladi, se noht skrči in obe plošči lahko trdno povežemo. V današnji dobi se rafiniranje pogosto izvaja pri izdelavi mostov, avtomobilskih tovarn, ladijskih trupov, spajanje cevi, avtomobilov in letal, v starih časih pa se je rafiniranje pogosto uporabljalo za izdelavo koles voziček.
Odpiranje kovinskih pokrovčkov za steklenice
Steklenice s kovinskimi pokrovi je pogosto težko odpreti. Če ga želite odpreti, pokrov steklenice predhodno segrejete z ognjem. Ko se pokrovčki steklenic segrejejo, se hitreje razširijo kot steklenice, zato se enostavno zrahljajo in odprejo.
Bimetalni čip
Bimetal pomeni dve kovini. bimetalni kosi so dva kovinska kosa z različnimi koeficienti raztezanja (običajno medenina in železo), ki sta kovičena skupaj. Bimetalni čips je zelo občutljiv na temperaturne spremembe. pri normalni temperaturi sta dolžini obeh kovin enaki, če se temperatura poveča, se kovini s povečanjem razširita različne dolžine, zaradi česar se bimetalna plošča upogne proti kovini, ki ima koeficient najmanjši. Bimetalno upogibanje lahko uporabimo za različne namene, kot je bimetalno alarmno stikalo ali bimetalni termometer.
Uporaba v požarnih alarmih, bimetalni kosi se uporabljajo kot alarmna stikala. V primeru požara se sobna temperatura poveča, zaradi česar se bimetalni kosi razširijo proti kovini z manjšim koeficientom. Ko se bimetalna plošča razširi in upogne, se ukrivljena bimetalna plošča dotakne konca vezja ločeno elektriko, tako da bo vezje povezano in bo skozi bimetalni čip tekel električni tok, alarm pa bo zvoki.
Železniška povezava
Vgradnja železniških tirov mora zagotavljati razmik med eno in drugo tirnico. Če se podnevi in temperatura poveča, se bo tirnica razširila, tako da bo prišlo do povečanja dolžine ali do raztezanja, z vrzeljo ni trka med dvema sosednjima železniškima drogoma, zaradi česar lahko postane vlakovna tir ukrivljeno. Torej za prilagoditev razdalje ali reže je treba izračunati tako, da dejanje povzroči preveliko spremembo tirnice.
Gradnja mostov
Mostovi so pogosto narejeni iz železnih okvirjev. Če se temperatura dvigne, se okvir iz mostu iz železa razširi, med konci mosta in betonskimi stebri je raztezna reža. Poleg tega je konica nameščena na kolesu. Ko pride do ekspanzije, se okostje poveča. Obstoj koles in rež omogoča, da se okvir lažje podaljša in skrajša, s čimer se prepreči upogibanje.
