какое значение имеет тепловое расширение тел в природе и технике
Какое значение имеет тепловое расширение тел в природе и технике?
Тепловое расширение тел в природе, происходит от перепадов температуры и за счет таких перепадов, у нас в природе и появляются ветра и течения, которые меняют атмосфесные давления и приносят собой тот или иной циклон.
Если же в быту, происходит расширение тел, как например при охлаждении их в холодильнике, то это способствует тому, что все тело от холода равномерно охлаждается.
При составлении протокольных документов спортивных соревнований, приняты унифицированные международные сокращения (аббревиатура) для обозначения некоторых спортивных характеристик.
Эти сокращения применимы во многих видах состязаний,в том числе и биатлоне.
Украинцы называют ворону ВОВК ПЕРНАТИЙ- что означает пернатый волк.
Интересное слово, его можно понимать и употреблять в разных смыслах. Понять, что за «отлуп» можно только по тексту.
Этими своими данными и привлек носорог внимание компании сетевого маркетинга ОСЭ, занимающейся реализацией посредством дистрибьюторов книжной и другой продукции. Тем, что животное идет вперед, к своей цели, не обращает внимания ни на кого, «толстокожий», которому безразлично негативное отношение к нему клиентов.
В компании ОСЭ есть такой своеобразный «обряд», проводимый в начале недели, называемый «Одевание шкуры носорога», это психологическая самозащита от негатива.
«Тепловое расширение тел. Термометр. Шкалы температур. Значение теплового расширения тел в природе и технике. Особенности теплового расширения воды»
«Тепловое расширение тел. Термометр. Шкалы температур. Значение теплового расширения тел в природе и технике. Особенности теплового расширения воды»
Тепловое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры.
Различные тела при нагревании расширяются по-разному, т. к. массы молекул различны, следовательно, различается кинетическая энергия и межмолекулярные расстояния изменяются по-разному.
Количественно тепловое расширение жидкостей и газов при постоянном давлении характеризуется объёмным коэффициентом теплового расширения (β).
Для характеристики теплового расширения твёрдых тел дополнительно вводят коэффициент линейного теплового расширения (α)
Термо́метр — прибор для измерения температуры
Действие термометра основано на тепловом расширении жидкости.
Изобретен Галилеем в 1597 году.
На самом деле, абсолютный нуль не достижим.
В быту и технике тепловое расширение имеет очень большое значение. На электрических железных дорогах необходимо зимой и летом сохранять постоянное натяжение провода, питающего энергией электровозы. Для этого натяжение провода создается тросом, один конец которого соединен с проводом, а другой перекинут через блок и к нему подвешен груз.
При сооружении моста один конец фермы кладется на катки. Если этого не сделать, то при расширении летом и сжатии зимой ферма будет расшатывать устои, на которые опирается мост.
При изготовлении ламп накаливания часть провода проходящего внутри стекла необходимо делать из такого материала, коэффициент расширения которого такой же как у стекла иначе оно может треснуть.
Провода ЛЭП никогда не натягивают во избежание разрыва.
Паропроводы снабжают изгибами, компенсаторами.
Тепловое расширение воздуха играет большую роль в явлениях природы. Тепловое расширение воздуха создает движение воздушных масс в вертикальном направлении (нагретый, менее плотный воздух поднимается вверх, холодный и менее плотный вниз). Неравномерный нагрев воздуха в разных частях земли приводит к возникновению ветра. Неравномерный разогрев воды создает течения в океанах.
При нагревании и охлаждении горных пород вследствие суточных и годовых колебаний температуры (если состав породы неоднороден) образуются трещины, что способствует разрушению пород.
Самое распространенное на поверхности Земли вещество — вода — имеет особенность, отличающую ее от большинства других жидкостей. Она расширяется при нагревании только свыше 4 °С. От 0 до 4 °С объем воды, наоборот, при нагревании уменьшается. Таким образом, наибольшую плотность вода имеет при 4 °С. Эти данные относятся к пресной (химически чистой) воде. У морской воды наибольшая плотность наблюдается примерно при 3 °С. Увеличение давления тоже понижает температуру наибольшей плотности воды.
Какое значение имеет тепловое расширение тел в природе и технике
Расширение тел при нагревании и сжатие при охлаждении в природе играют огромную роль. Неравномерный прогрев воздуха у поверхности Земли создает конвекционные потоки (ветер), обусловливающие изменение погоды. Неравномерный прогрев воды в морях и океанах создает течения, оказывающие влияние на климат прибрежных стран. Особенно резкие колебания температуры происходят в горных местностях. Это приводит к поочередному расширению и сжатию горных пород. Так как такие изменения объема зависят от рода вещества, то в горных породах, имеющих сложный состав, возникают трещины, которые постепенно увеличиваются, т. е. происходит разрушение этих пород.
В быту и технике зависимость плотности вещества, длины и объема тел от температуры тоже имеет очень большое значение. Зависимость плотности воздуха от температуры используется в квартирах для равномерного распределения тепла, выделяемого печами и радиаторами, в печах — для создания тяги, в холодильниках — для равномерного охлаждения камеры и т. д.
В различного рода автоматических устройствах используются биметаллические пластинки. Такая пластинка состоит из двух разнородных металлических полос, склепанных друг с другом. При нагревании биметаллической пластинки одна полоса удлиняется больше другой и вся пластинка изгибается (рис. 13.4, а); контакт на биметаллических пластинках (рис. 13.4, б) при нагревании размыкается. Такие пластинки используются для автоматического замыкания и размыкания электрических цепей в термостатах, в холодильниках, в противопожарных устройствах и т. п.
Зависимость длины от температуры приходится учитывать при натягивании проводов на линиях электропередач, устройстве паропроводов, сооружении мостов, прокладке рельсов и т. д.
Для получения спаев металла со стеклом, например, при изготовлении электрических ламп и радиоламп, используются металлы и стекла с близкими коэффициентами расширения.
Тепловое расширение
Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же и жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул (см. Закон Бойля—Мариотта, Закон Шарля, Уравнение состояния идеального газа).
где α — так называемый коэффициент линейного теплового расширения. Аналогичные формулы имеются для расчета изменения площади и объема тела. В приведенном простейшем случае, когда коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, вещество будет равномерно расширяться по всем направлениям в строгом соответствии с вышеприведенной формулой.
Для инженеров тепловое расширение — жизненно важное явление. Проектируя стальной мост через реку в городе с континентальным климатом, нельзя не учитывать возможного перепада температур в пределах от —40°C до +40°C в течение года. Такие перепады вызовут изменение общей длины моста вплоть до нескольких метров, и, чтобы мост не вздыбливался летом и не испытывал мощных нагрузок на разрыв зимой, проектировщики составляют мост из отдельных секций, соединяя их специальными термическими буферными сочленениями, которые представляют собой входящие в зацепление, но не соединенные жестко ряды зубьев, которые плотно смыкаются в жару и достаточно широко расходятся в стужу. На длинном мосту может насчитываться довольно много таких буферов.
Однако не все материалы, особенно это касается кристаллических твердых тел, расширяются равномерно по всем направлениям. И далеко не все материалы расширяются одинаково при разных температурах. Самый яркий пример последнего рода — вода. При охлаждении вода сначала сжимается, как и большинство веществ. Однако, начиная с +4°C и до точки замерзания 0°C вода начинает расширяться при охлаждении и сжиматься при нагревании (с точки зрения приведенной выше формулы можно сказать, что в интервале температур от 0°C до +4°C коэффициент теплового расширения воды α принимает отрицательное значение). Именно благодаря этому редкому эффекту земные моря и океаны не промерзают до дна даже в самые сильные морозы: вода холоднее +4°C становится менее плотной, чем более теплая, и всплывает к поверхности, вытесняя ко дну воду с температурой выше +4°C.
То, что лед имеет удельную плотность ниже плотности воды, — еще одно (хотя и не связанное с предыдущим) аномальное свойство воды, которому мы обязаны существованием жизни на нашей планете. Если бы не этот эффект, лед шел бы ко дну рек, озер и океанов, и они, опять же, вымерзли бы до дна, убив всё живое.
Презентация по физике на тему «Тепловое расширение»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Открытый урок по теме: «ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ И ЖИДКОСТЕЙ»
Вид урока: комбинированный. Цель урока: 1) дидактическая: объяснить физическую природу теплового расширения тел, научить студентов производить расчеты линейных и объемных изменений твердых и жидких тел пи изменении их температуры 2) воспитательная: совершенствовать умения студентов применять полученные теоретические знания к решению практических задач, вызвать интерес к изучаемому предмету 3) развивающая: развивать у студентов мышление, показать значение теплового расширения в природе и технике, уметь объяснять механизм теплового расширения тел на основе МКТ.
I) Организационный момент, постановка цели урока II) Фронтальный опрос по пройденному материалу а) Сформулируйте основные положения теории МКТ. б) Строение жидких тел с точки зрения МКТ. в) Строение твердых тел с точки зрения МКТ.
III) Изучение нового материала. Вопросы: Что происходит с телом при охлаждении и нагревании? Почему тела расширяются? Приведите примеры изменения размеров тела при изменении температуры
Видео тепловое расширение
Тепловое расширение – увеличение линейных размеров тела и его объема, происходящие при повышении температуры.
Вопрос: Одинаково ли расширяются тела при одинаковом нагревании?
Зимой при соединении железнодорожных стальных рельсов оставляют промежутки в стыках, чтобы дать свободно расширяться в жаркое время года. Какой запас требуется оставлять для этого расширения? Длина рельса 12,5м.
Зависимость плотности тела от изменения температуры
Использование теплового расширения твердых тел на примере приборов изготовленных руками студентов КЭК 1.Биметаллический терморегулятор 2. Пожарная сигнализация
Если крышку хорошо закрытой банки нагреть, то ее легче можно будет открутить.
Если Пытаться открутить ржавый болт то это будет очень сложно. Благодаря тепловому расширению можно нагреть болт и спокойно выкрутить.
Строение мостов Вредное влияние теплового расширения приходится учитывать и при постройке мостов, плотин, металлургических печей и других сооружений. Строя мостовую ферму на береговом устое, закрепляют наглухо только один её конец, а другой устанавливают с помощью шарнира 1 на подвижной опоре, которая помещается на стальных катках 2. Вследствие этого при тепловом расширении ферма свободно передвигается на катках, не расшатывая и не повреждая береговые устои. Сооружая большие мосты и плотины, также стремятся ослабить разрушительное действие теплового расширения. Для этого в них устраивают «термические швы» – узкие прослойки из пластичного материала, например, асфальта, допускающие расширение постройки при её нагревании.
Особенности теплового расширения воды Вода расширяется при нагревании только свыше 4 °С. При нагревании от 0 °С до 4 °С объем воды, наоборот, уменьшается. Таким образом, наибольшую плотность вода имеет при 4 °С. Эти данные относятся к пресной (химически чистой) воде. У морской воды наибольшая плотность наблюдается примерно при 3 °С.
Закрепление изученного материала Как зависят линейные размеры и объемы тел от температуры? Как изменяется плотность тела при изменении температуры. Почему при быстром нагревании стеклянной колбы, до краев заполненной жидкостью, ее уровень сначала несколько понизится, а затем повышается, и жидкость начинает переливаться через край?
Сильнее всех расширяются Из твердых тел сильнее всех расширяется воск, превышая в этом отношении многие жидкости. Коэффициент теплового расширения воска в зависимости от сорта в 25 – 120 раз больше чем у железа. Из жидкостей сильнее других расширяется эфир. Однако есть жидкость, расширяющаяся в 9 раз сильнее эфира – жидкая углекислота (СО3) при +20 градусах Цельсия. Ее коэффициент расширения в 4 раза больше, чем у газов.
Наименьший коэффициент теплового расширения Наименьшим коэффициентом теплового расширения из твердых тел обладает кварцевое стекло – в 40 раз меньше, чем железо. Кварцевую колбу раскаленную до 1000 градусов можно смело опускать в ледяную воду, не опасаясь за целостность сосуда: колба не лопается. Малым коэффициентом расширения, хотя и большим, чем у кварцевого стекла, отличается также алмаз.
Из металлов, меньше всего расширяется сорт стали, носящий название инвар, коэффициент его теплового расширения в 80 раз меньше, чем у обычной стали.
Самостоятельная работа по решению задач 1в 2в (№8.4) (№8.6) (№8.28)
Вопросы(домашнее задание). 1) Что происходит с телами при охлаждении и нагревании? 2) Почему тело расширяется? 3) Что изменяется в процессе расширения? 4) Дайте определение: а) тепловое расширение – это б) объемное расширение – это в) линейное расширение – это 5) Одинаково ли расширяются разные тела при нагревании на одно и тоже число градусов (К) 6) Как изменяется плотность тела при изменении температуры?
7) Как зависят линейные размеры и объемы тел от температуры? 8) Каков физический смысл температурного коэффициента линейного расширения? 9) Каковы особенности теплового расширения воды? 10) Объясните, почему стеклянный сосуд может расколоться, если одну из его частей нагреть или охладить быстрее, чем другую часть? 11) Объясните, почему при быстром нагревании стеклянной колбы, до краев заполненной жидкостью, ее уровень сначала несколько понизится, а затем повышается, и жидкость начинается переливаться через край? 12) Какая температура воды зимой на дне замерзшего озера?
13) Увеличится или уменьшится выталкивающая сила действующая на алюминиевую чашку, погруженную в воду, если температура воды увеличится с t1 = 1C до t2 = 4C? 14) Каков физический смысл коэффициента объемного расширения? 15) Какова связь между коэффициентами линейного и объемного расширения?
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Номер материала: ДБ-013069
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Минобрнауки работает над изменением подходов к защите диплома
Время чтения: 1 минута
Большинство московских родителей поддерживают экспресс-тестирование на ковид в школах
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор оставил за регионами решение о дополнительных школьных каникулах
Время чтения: 1 минута
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
В России запустили «Школу общественной дипломатии» для малочисленных народов
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.