Peleburan haba

Kami menerangkan apa peleburan haba, jenis yang ada, dan kami memberikan beberapa contoh

Peleburan haba air

Apa itu peleburan terma?

The Peleburan haba o pengembangan terma adalah peningkatan dalam dimensi badan ketika mereka memanaskan. Ia berlaku dengan hampir semua bahan, kecuali dengan beberapa yang berkembang ketika mereka membeku, seperti air dan asid asetik, sebagai contoh.

Penjelasan fenomena ini terletak pada pergolakan terma zarah. Menurut teori kinetik, molekul yang membentuk bahan tidak berehat, tetapi dalam gerakan kekal.

Dalam pepejal zarah berayun di sekitar titik tetap, tetapi dengan meningkatkan suhu, amplitud ayunan tumbuh, dan sebagai akibatnya objek mengembang.

Bahan -bahan yang diperluaskan dengan suhu digunakan dalam banyak aplikasi, contohnya dalam cecair dan jalur bimetallik, ini dilipat dengan cara tertentu dengan meningkatkan suhu dan dengan cara ini litar dapat dibuka atau ditutup.

Walau bagaimanapun, kadang -kadang peleburan haba menyebabkan kesulitan, seperti dalam hal resin yang digunakan untuk merawat kerosakan pergigian. Resin ini berkembang dengan haba lebih cepat daripada gigi, menyebabkan ketidakselesaan apabila minuman panas ditelan.

Sekiranya pengembangan haba tidak diambil kira semasa membuat reka bentuk, sekeping atau objek dapat kehilangan fungsi apabila sebab tertentu suhu meningkat.

Jenis peleburan terma

Keretapi kereta api ini dibina meninggalkan jurang atau jurang, sehingga peleburan haba tidak menyebabkan ketegangan dalaman yang mengubah keadaan rel

Kebanyakan bahan berkembang apabila pemanasan, tetapi beberapa yang sebaliknya, jadi pada dasarnya terdapat dua jenis pengembangan haba:

• Yang paling kerap, yang berlaku ketika Bahan meningkat hanya dimensinya dengan suhu dan dipanggil dilatasi Sama ada Pengembangan haba.
• Pengembangan haba negatif, Jika bahan itu mengangkat bahu ketika.

Ia boleh melayani anda: pemindahan haba radiasi (dengan contoh)

Menurut dimensi utama dalam objek, pengembangan terma boleh linear, cetek atau volumetrik. Contohnya, jika anda mempunyai dawai atau bar nipis, objek itu dipanjangkan dan dilebarkan linear, kerana panjangnya diubahsuai terutamanya.

Sebaliknya, apabila lembaran nipis dipanaskan, apa yang meningkat adalah kawasan ceteknya, sementara objek tiga dimensi menaikkan jumlahnya. Bagi setiap kes ini terdapat persamaan mudah yang dipenuhi dalam julat suhu yang baik.

1. Peleburan linear

Perubahan panjang batang nipis, bar atau dawai dilambangkan sebagai ΔL dan berkadar terus dengan perubahan suhu Δt dan panjang asal l_{Sama ada}:

ΔL = α ⋅ l_{Sama ada}Δt

Di mana:

• ΔL = panjang akhir - panjang awal = l_F - L_{Sama ada}
• Δt = suhu akhir - suhu awal = t_F - T_{Sama ada}
• α adalah pemalar perkadaran, yang dipanggil pekali pengembangan linear , positif jika panjang meningkat dengan suhu.

Nilai α untuk bahan yang berbeza, dalam unit songsang suhu, hampir selalu pada 20 ºC, walaupun nilai tetap malar dalam julat suhu yang baik.

Persamaan sebelumnya boleh ditulis semula untuk mengira panjang akhir:

L_F = L_{Sama ada} + αL_{Sama ada}Δt = l_{Sama ada}(1 + αΔT)

2. Peleburan dangkal

Sama dengan persamaan sebelumnya, untuk lamina dengan permukaan awal s_{Sama ada} , Dapat ditunjukkan bahawa permukaan baru s_F Ia diberikan oleh:

S_F = S_{Sama ada} + 2αs_{Sama ada} Δt

3. Dilatasi volumetrik

Akhirnya, untuk objek kelantangan awal v_{Sama ada} , Volum baru v_F adalah:

V_F = V_{Sama ada} + 3α v_{Sama ada} Δt

Contoh peleburan haba

Udara panas dalam belon

Udara di dalam dunia berkembang apabila dipanaskan. Adalah mudah untuk tidak membawanya terlalu dekat dengan api

Apabila memanaskan udara di dalam belon, ia mengembang, kerana gas di dalamnya berkembang kerana peningkatan suhu. Ia mudah diperiksa dengan menutup botol kaca dengan belon yang terkelupas, yang direndam dalam air panas. Tidak lama kemudian dilihat bahawa belon itu mula mengembang.

Boleh melayani anda: Mekanik Bahan: Sejarah, Bidang Pengajian, Aplikasi

Sendi pengembangan di trotoar dan jalan raya

Gigi -papan pengembangan berbentuk di jambatan konkrit

Dalam pembinaan trotoar dan laluan lalu lintas, margin ditinggalkan untuk sendi pengembangan, yang terdiri daripada pemisahan antara papak supaya, apabila suhu meningkat, mereka tidak retak.

Di lebuh raya dan jambatan konkrit, ruang ditinggalkan dengan bahan fleksibel atau dengan sendi pengembangan dalam bentuk gigi yang naik antara satu sama lain, meninggalkan ruang. Dengan cara ini terdapat margin untuk konkrit untuk berkembang dan berkontrak dengan perubahan suhu.

Patah dalam kaca

Retak kaca sebelum perubahan suhu tiba -tiba. Sekiranya kaca kaca sejuk dipenuhi dengan air yang sangat panas, bahan itu memanaskan, menyebabkan pengembangan di beberapa tempat, yang menyebabkan ketegangan dalaman yang menyebabkan patah tulang.

Bertentangan dengan apa yang difikirkan, kaca tebal retak lebih mudah daripada kaca nipis. Ini disebabkan oleh fakta bahawa bahan yang lebih kurus, semakin cepat haba diedarkan, jadi tidak ada masa untuk ketegangan dalaman muncul.

Pembekuan air

Air adalah contoh pengembangan haba negatif, iaitu, ia berkembang apabila penyejukan, fenomena yang berlaku antara 0 dan 4 ºC. Seperti yang diketahui, ketika membekukan sebotol air sepenuhnya, ia akan retak.

Walau bagaimanapun, kualiti air ini membolehkan latar belakang sungai dan tasik.

Boleh melayani anda: panas terpendam

Lying Electrical

Kabel meletakkan elektrik tidak diletakkan dalam garis lurus antara dua jawatan, tetapi meninggalkan beberapa margin untuk menggantung sedikit, membentuk lengkung. Kerana, ketika cuaca menjadi sangat sejuk, pendawaian cenderung untuk berkontrak.

Sebaliknya, apabila cuaca sangat panas, adalah perkara biasa untuk melihat bahawa kabel meletakkan elektrik berehat dan menggantung banyak.

Rivet pesawat

Di dalam kapal terbang mereka digunakan aluminium yang dihasilkan untuk menyertai bahagian -bahagiannya, dan selalu dibuat lebih besar daripada lubang yang sepadan. Kemudian, sebelum meletakkannya di tempat mereka, anda perlu mengikat mereka, menyejukkannya dengan ais kering.

Terdapat banyak sebab mengapa rivet lebih disukai sekali dari kimpalan untuk kapal terbang. Sebagai contoh, jenis aluminium yang digunakan dalam pembuatan pesawat sukar dikimpal dan walaupun ia dicapai, kimpalan akhirnya melemahkan bahan tersebut. Sebaliknya, lebih mudah untuk memeriksa dan membaiki rivet daripada kimpalan.

Latihan diselesaikan

Batang nipis yang diperbuat daripada langkah gangsa 0.5 m panjang hingga 20.0 ºC. Kirakan panjang batang apabila dipanaskan hingga 50.0 ºC, mengetahui bahawa pekali peleburan linear gangsa pada 20 ºC adalah: 19 × 10^-6 ºC^-1 .

Penyelesaian

Oleh kerana bar nipis, persamaan untuk pengembangan linear berlaku:

L_F = L_{Sama ada} (1 + αΔT)

Cukup untuk menggantikan nilai -nilai yang muncul dalam pernyataan:

Δt = (50.0 -20.0) ºC = 30.0 ºC

L_F = 0.5 (1 + 19 × 10^-6 × 30) m = 0.500285 m