การขยายตัวทางความร้อนของของแข็งและของเหลว

เป็นที่รู้จักกันว่าภายใต้การดำเนินการของอนุภาคความร้อนเร่งการเคลื่อนไหวสุ่ม หากคุณใช้ความร้อนก๊าซโมเลกุล constituting มันเพียงแค่บินออกจากกัน ของเหลวอุ่นเพิ่มขึ้นครั้งแรกในปริมาณและจากนั้นจะเริ่มต้นที่จะระเหย และสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับของแข็ง? ไม่ทุกคนของพวกเขาสามารถเปลี่ยนสถานะของพวกเขารวม

การขยายตัวของความร้อน: ความหมาย

การขยายตัวของความร้อน - การเปลี่ยนแปลงในขนาดและรูปร่างของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกาย ศาสตร์หนึ่งสามารถคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของปริมาณที่ช่วยในการทำนายพฤติกรรมของก๊าซและของเหลวในการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขภายนอก เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เหมือนกันสำหรับของแข็งมีความจำเป็นต้องคำนึงถึง ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเชิงเส้น นักฟิสิกส์ได้ระบุส่วนทั้งสำหรับชนิดของงานวิจัยนี้และเรียกมันว่า dilatometry

วิศวกรและสถาปนิกต้องมีความรู้เกี่ยวกับพฤติกรรมของวัสดุต่างๆภายใต้อุณหภูมิสูงและต่ำสำหรับการออกแบบของอาคารปูถนนและท่อ

การขยายตัวของก๊าซ

การขยายตัวของความร้อนจะมาพร้อมกับการขยายตัวของก๊าซในปริมาณพื้นที่ มันตั้งข้อสังเกตธรรมชาติ-นักปรัชญาในสมัยโบราณ แต่จะสร้างการคำนวณทางคณิตศาสตร์เกิดขึ้นเฉพาะในฟิสิกส์สมัยใหม่

ครั้งแรกของนักวิทยาศาสตร์ทุกคนที่สนใจในการขยายตัวของอากาศในขณะที่ดูเหมือนว่ามันจะเป็นงานที่พวกเขาไปได้ พวกเขาจึงขยันขันแข็งเอาขึ้นกรณีซึ่งได้รับผลการขัดแย้งค่อนข้าง ธรรมชาติเช่นผลไม่พอใจชุมชนวิทยาศาสตร์ ความถูกต้องของการวัดขึ้นอยู่กับเครื่องวัดอุณหภูมิในสิ่งที่ถูกนำมาใช้, ความดัน, และเงื่อนไขอื่น ๆ อีกมากมาย นักฟิสิกส์บางคนได้มาแม้จะเชื่อว่าการขยายตัวของก๊าซที่ไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หรือพึ่งพาอาศัยกันนี้ยังไม่สมบูรณ์ ...

การทำงานของดาลตันและเกย์ Lussac

นักฟิสิกส์ได้อย่างต่อเนื่องที่จะเถียงกับตัวเองเสียงแหบหรือได้ละทิ้งการวัดถ้าไม่ ดจฮอนดาลตัน เขาฟิสิกส์และอื่นเกย์ Lussac, ในเวลาเดียวกันเป็นอิสระจากกันก็สามารถที่จะได้รับผลการตรวจวัดเดียวกัน

Lussac พยายามที่จะหาสาเหตุของการดังกล่าวเป็นจำนวนมากของผลที่แตกต่างกันและสังเกตเห็นว่าเครื่องมือบางอย่างในช่วงเวลาของประสบการณ์ที่ถูกน้ำ ธรรมชาติในช่วงร้อนจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำและการเปลี่ยนแปลงปริมาณและองค์ประกอบของก๊าซทดสอบ ดังนั้นสิ่งแรกที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ - เป็นอย่างทั่วถึงแห้งทั้งหมดของเครื่องมือที่ถูกนำมาใช้สำหรับการทดสอบและการปกครองออกแม้แต่เปอร์เซ็นต์ที่น้อยที่สุดของความชื้นของก๊าซทดสอบ ประสบการณ์ไม่กี่ครั้งแรกอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นหลังจากกิจวัตรเหล่านี้ทั้งหมด

ดัลตันจัดการกับปัญหานี้นานกว่าเพื่อนร่วมงานของเขาและตีพิมพ์ผลในจุดเริ่มต้นของศตวรรษที่สิบเก้า มันอากาศไอระเหยของกรดกำมะถันแห้งและร้อนแล้ว หลังจากที่ชุดของการทดลองจอห์นมาถึงบทสรุปที่ว่าก๊าซและไอน้ำจะถูกขยายโดยปัจจัยที่ 0.376 Lussac เรามีจำนวน 0,375 นี้เป็นผลมาจากการตรวจสอบอย่างเป็นทางการ

ความดันไอน้ำ

การขยายตัวทางความร้อนของก๊าซขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นของพวกเขานั่นคือความสามารถในการที่จะกลับไปปริมาณเดิม เป็นครั้งแรกในการสำรวจประเด็นสำคัญคือ Ziegler ในช่วงกลางของศตวรรษที่สิบแปด แต่ผลการทดลองของเขาจะแตกต่างกันมากเกินไป ตัวเลขน่าเชื่อถือมากขึ้นเป็น Dzheyms Uatt, ซึ่งจะใช้สำหรับหม้อไอน้ำที่อุณหภูมิสูง Papin และต่ำ - บารอมิเตอร์

ในตอนท้ายของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสศตวรรษที่สิบแปด Prony พยายามที่จะได้รับมาเป็นสูตรเดียวที่จะอธิบายความยืดหยุ่นของก๊าซ แต่มันเปิดออกแปลกยุ่งยากและยากที่จะใช้ ดาลตันจึงตัดสินใจที่จะสังเกตุตรวจสอบการคำนวณทั้งหมดโดยใช้บารอมิเตอร์กาลักน้ำ แม้จะมีความจริงที่ว่าอุณหภูมิในการทดลองทั้งหมดได้เหมือนกันผลที่ถูกต้องมาก ดังนั้นเขาจึงตีพิมพ์ในรูปแบบของตารางในตำราฟิสิกส์

ทฤษฎีของการระเหย

การขยายตัวทางความร้อนของก๊าซ (เช่นทฤษฎีทางกายภาพ) มีการเปลี่ยนแปลงต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะได้รับไปยังกระบวนการหลักที่ผลิตไอน้ำ ที่นี่อีกครั้งที่เราได้คะแนนเป็นนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงดาลตัน มันเป็นที่คาดคะเนได้ว่าพื้นที่ก๊าซใด ๆ จะอิ่มตัวกับไอระเหยโดยไม่คำนึงว่าปัจจุบันในอ่างเก็บน้ำ (ในร่ม) ก๊าซอื่น ๆ หรือไอ ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่าของเหลวจะไม่จางหายไปเพียงแค่เข้ามาติดต่อกับบรรยากาศ

คอลัมน์ของความดันอากาศบนพื้นผิวที่มีสภาพคล่องเพิ่มช่องว่างระหว่างอะตอมฉีกพวกเขาออกจากกันและระเหยนั่นคือมันส่งเสริมการก่อตัวของไอน้ำ แต่คู่โมเลกุลยังคงทำงานแรงโน้มถ่วงเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าความดันบรรยากาศไม่ได้ส่งผลกระทบต่อการระเหยของของเหลว

การขยายตัวของของเหลว

ของเหลวร้อนขยายการตรวจสอบในแบบคู่ขนานกับการขยายตัวของก๊าซ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์มีส่วนร่วมในนักวิทยาศาสตร์เดียวกัน การทำเช่นนี้พวกเขาใช้ aerometry วัดอุณหภูมิ, การสื่อสารเรือและเครื่องมืออื่น ๆ

การทดสอบทั้งหมดเข้าด้วยกันและเป็นรายบุคคลข้องแวะทฤษฎีของดัลตันที่ของเหลวเครื่องแบบขยายในสัดส่วนที่ตารางของอุณหภูมิที่พวกเขาจะอุ่น แน่นอนว่าอุณหภูมิที่สูงกว่ามากขึ้นปริมาณของของเหลว แต่ความสัมพันธ์โดยตรงไม่ได้ระหว่างพวกเขา และอัตราการขยายตัวสำหรับของเหลวทั้งหมดที่แตกต่างกัน

การขยายตัวทางความร้อนของน้ำเช่นเริ่มต้นที่ศูนย์องศาเซลเซียสและขยายมีอุณหภูมิลดลง ก่อนหน้านี้ผลการทดลองเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าน้ำตัวเองไม่ได้ขยายตัวและภาชนะเป็นเรียวในสิ่งที่มันตั้งอยู่ แต่บางเวลาต่อมานักฟิสิกส์ Deluca ยังมาสรุปว่าเหตุผลที่ควรจะขอในของเหลว เขาตัดสินใจที่จะหาอุณหภูมิของความหนาแน่นสูงสุดของตน แต่เขาไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากการละเลยรายละเอียดบางอย่าง Rumfort ที่ได้ศึกษาปรากฏการณ์นี้พบว่ามีความหนาแน่นสูงสุดของน้ำเป็นที่สังเกตในช่วงของ 4 ถึง 5 องศาเซลเซียส

การขยายตัวทางความร้อนของร่างกาย

ในของแข็งกลไกหลักคือการเปลี่ยนความกว้างของการขยายตัวของผลึกตาข่ายที่ ในคำง่ายอะตอมที่ทำขึ้นวัสดุและเป็นคู่อย่างเหนียวแน่นระหว่างพวกเขาเริ่มที่จะ "เขย่า"

กฎหมายของร่างกายขยายความร้อนสูตรดังนี้ร่างกายใด ๆ กับมิติ L เชิงเส้นในกระบวนการให้ความร้อนใน dT (เดลต้า T - ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิเริ่มต้นและขั้นสุดท้าย) ขยายตัวตามจำนวนเงินที่ dL (เดลต้า L - เป็นที่มาของค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นความยาวของวัตถุและความแตกต่าง อุณหภูมิ) นี้เป็นรุ่นที่ง่ายที่สุดของกฎหมายซึ่งเริ่มต้นโดยคำนึงถึงว่าร่างกายมีการขยายตัวในทุกทิศทางในครั้งเดียว แต่สำหรับการปฏิบัติงานโดยใช้การคำนวณมากยุ่งยากมากขึ้นเนื่องจากในความเป็นจริงวัสดุที่ไม่ประพฤติฟิสิกส์จำลองและคณิตศาสตร์

การขยายตัวทางความร้อนของทางรถไฟ

สำหรับการวางเส้นทางรถไฟได้ดึงดูดเสมอวิศวกรฟิสิกส์เนื่องจากพวกเขาสามารถคำนวณระยะทางที่ว่าวิธีการมากควรอยู่ระหว่างรอยต่อของรางที่จะร้อนหรือเส้นทางระบายความร้อนไม่พิการ

ดังกล่าวแล้วข้างต้นขยายตัวเชิงเส้นความร้อนที่ใช้บังคับสำหรับของแข็งทั้งหมด และทางรถไฟก็ไม่มีข้อยกเว้น แต่มีหนึ่งรายละเอียด ทางลาดได้อย่างอิสระเกิดขึ้นหากร่างกายไม่ได้รับผลกระทบจากแรงเสียดทาน ทางรถไฟที่จะได้รับการแก้ไขหมอนและรางจะถูกเชื่อมติดกับที่อยู่ติดกันเพื่อให้กฎหมายซึ่งอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในระยะเวลาช่วยให้สำหรับการเอาชนะอุปสรรคในรูปแบบของการทำงานและความต้านทานก้น

ถ้ารถไฟไม่สามารถเปลี่ยนความยาวของมันมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมันจะเพิ่มความเครียดความร้อนซึ่งสามารถยืดหรือบีบอัดมัน ปรากฏการณ์นี้จะอธิบายตามกฎหมายของฮุค