Расширение тел от нагревания

Расширение тел от нагревания.

Все твердые, жидкие и газообразные тела от нагревания расширяются. Одни—меньше, другие — больше. Твердые тела расширяются незначительно.

Например, каждый метр железа от нагревания на один градус увеличивает свою длину на 0,000 012м. Эта величина, взятая без наименования, является коэффициентом линейного расширения железа.
Есть вещества, у которых коэффициент линейного расширения еще меньше: у стекла и платины 0,000 009, у вольфрама 0,000 004, у кварца плавленого 0,000 0004.
В 1927 году был открыт новый замечательный сплав — никелевая сталь «инвар». Инвар — это значит неизменный. Такое название сплав получил благодаря своему малому тепловому расширению. Каждый метр инвара от нагревания на один градус увеличивает свою длину всего на 0,000001 5 м.
Как видим, металлы и другие твердые тела расширяются от тепла очень незначительно. Но в технике и в быту приходится учитывать и такое малое расширение тел, потому что тепловое расширение приносит и вред и пользу.
Приведем примеры использования в технике теплового расширения.
Внешнюю, рабочую часть вагонных колес (бандаж) делают из стали, а остальную часть колес изготовляют из более дешевого материала — чугуна. Бандаж на колесах держится очень крепко. Это объясняется тем, что внутренний диаметр бандажа делают чуть меньше диаметра колеса и надевают бандаж на колесо в нагретом состоянии. После охлаждения бандаж плотно охватывает колесо.
В нашей промышленности широкое применение получил другой способ посадки. Для этого можно охладить колесо до такой температуры, когда бандаж на него наденется свободно. Таким же способом запрессовывают втулки в корпус авиамотора. При холодной посадке детали охлаждают в жидких газах, имеющих температуру — 190°С.
В строительной технике получил широчайшее применение железобетон. Железобетон — это классический пример соединения двух различных по своим физическим свойствам материалов в один новый, обладающий всеми лучшими свойствами обоих материалов. Железо и бетон имеют один а ковые коэффициенты теплового расширения, поэтому ни при нагревании, ни при охлаждении стены железобетонных сооружений не дают трещин. При постройке плотин гидростанций, высотных зданий, каналов и шлюзов, заводских корпусов — всюду применяют железобетон.
Очень часто требуется возможно точнее измерить ту или иную величину. Например, надо точно измерить время. Но известно, что одной из главных причин, вызывающих неверный ход часов, является изменение длины маятника под влиянием колебания температуры. Маятники точных часов изготовляются из сплава инвар. Из него же делают наиболее точные калибры, коромысла точных весов и детали многих других точнейших измерительных приборов.
При расширении тел от нагревания возникают громадные силы, которые могут вывести из строя или разрушить целые сооружения. Эти силы приходится учитывать при постройке железных дорог, при подвеске телеграфных, телефонных и других проводов, при постройке бетонных дорог и многих других сооружений.
Приведем интересный пример из истории. В начале XIX века во Франции массивные стены здания музея ремесел и искусств угрожали падением. Но одному молодому инженеру удалось простым способом исправить здание, используя силу теплового расширения стальных болтов, специально изготовленных для этой цели. Введенные в сквозные отверстия в стенах здания болты при нагреве удлинялись, что позволило производить довинчивание гаек на их концах. После остывания болты укорачивались и тем самым производили подтяжку стен через опорные металлические прокладки. Таким многократным чередованием нагрева и остывания болтов была выправлена кривизна стен большого здания.
Расширяются при нагревании не только твердые, но также жидкие и газообразные тела.
При нагревании воздуха удельный вес его уменьшается, поэтому теплый воздух поднимается вверх. Этим законом Шар Крякутногофизики воспользовались первые изобретатели воздушных шаров.
К их числу относится наш соотечественник, некто подьячий Крякутный, сделавший в 1731 году первый воздушный шар, наполненный теплым дымом.
Шар с водородомПозднее, в 1783 году, братья Жозеф и Этьен Монгольфье во Франции построили легкий бумажный шар и наполнили его нагретым воздухом. Нагретый газ легче холодного, поэтому шар поднимался в воздух совершенно так же, как пробка всплывает вверх, если ее погрузить в воду.
Несколько позже шары стали наполнять водородом, который во много раз легче воздуха.
В условиях школы очень легко показать учащимся принцип подъема воздушных шаров, наполненных теплым воздухом.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика