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固体和液体的热膨胀

据了解,在热粒子的作用加速其随机运动。 如果加热气体,它构成分子,只是走马观花远离彼此。 被加热的液体是在体积增加第一,然后开始蒸发。 并将与固体发生什么? 并非他们每个人都可以改变他们的聚集状态。

热膨胀:定义

热膨胀 - 在体温变化的尺寸和形状的变化。 在数学上,可以计算出的体积膨胀系数,从而允许预测在不断变化的外部条件下的气体和液体的行为。 要获得用于固体相同的结果,有必要考虑到 线膨胀系数。 物理学家们确定了这方面的研究一整节,并把它称为膨胀仪。

工程师和设计师需要的知识有关的各种材料在高温和低温下的行为进行建筑设计,铺路和管道。

气体的膨胀

热膨胀伴随着的空间容积的气体的膨胀。 它指出在古代的博物学家,哲学家,而是建立数学计算只有在现代物理学发生。

首先有志于空气的膨胀,因为它似乎给他们一个可行的任务的所有科学家。 他们是如此热心地拿了起来的情况下,并获得相当矛盾的结果。 当然,这样的结果不符合科学界。 测量精度取决于使用的是什么温度计,压力等诸多条件。 一些物理学家甚至已经开始相信,气体膨胀不依赖于温度变化。 或者这种依赖是不完整的...

道尔顿和盖伊 - 吕萨克的工作

物理学家们继续争论声嘶力竭或者已经放弃了测量,如果不是 祖·多尔顿。 他和另一位物理学家盖吕萨克,同时相互独立的能够得到相同的测量结果。

吕萨克试图找到如此大量的不同结果的原因,并指出,一些仪器在体验的时候是水。 自然地,在加热过程中被转换成蒸汽,并改变了测试气体的量和组成。 因此,取得了科学家的第一件事情 - 被彻底干燥所有的工具,它被用于试验,排除了测试气体的湿度甚至一个很小百分比。 前几个经验是所有这些操作后更显著。

道尔顿处理这个问题比他的同事长,发表在十九世纪之初的结果。 它在空气中干燥的硫酸蒸气,然后将其加热。 一系列的实验后,约翰来到,所有的气体和蒸汽通过的0.376的系数扩大的结论。 吕萨克我们得到了数0375。 这是官方调查的结果。

水蒸汽压力

气体的热膨胀取决于它们的弹性,即,返回到原始体积的能力。 首先探讨的问题是齐格勒在十八世纪中叶。 但他的实验结果差异太大。 更可靠的数字是 Dzheyms Uatt, 其用于高温锅炉帕潘,以及用于低-晴雨表。

在十八世纪法国物理学家的端普罗尼试图推导出单个式,将描述气体的弹性,但事实证明奇数笨重且难于使用。 道尔顿决定实证验证所有的计算,用虹吸管晴雨表。 尽管在所有实验的温度是一样的,结果是非常准确的。 于是,他在一个表中的物理教科书的形式出版他们。

蒸发的理论

气体的热膨胀(如物理理论)进行了各种变更。 科学家们试图去产生蒸汽的核心流程。 在这里,我们已经取得了著名物理学家道尔顿。 据推测,任何气体空间与蒸气不管饱和存在于储存(室内)的任何其它气体或蒸气是否。 因此,我们可以得出结论,流体不会蒸发刚刚进入与大气接触。

液体表面上的空气压力的增加塔的原子之间的空间中,并将它们拉开并蒸发,即它促进蒸汽的形成。 但分子对继续操作重力,所以科学家认为,大气压力,不影响液体的蒸发。

液体膨胀

热膨胀液体研究平行气体膨胀。 从事同样的科学家科学研究。 要做到这一点,他们用温度计气体测量,连通器等工具。

所有实验在一起并单独驳斥道尔顿的理论,均匀的流体比例至其加热温度的平方扩大。 当然,温度越高,越大的流体的体积,而是直接关系并不在它们之间。 和扩展为所有流体的速度是不同的。

水的热膨胀,例如,开始于零摄氏度,并随着温度的降低延伸。 以前,这些实验结果的事实,水本身不膨胀相关联,并且所述容器是锥形的,在它的位置。 但一段时间后,物理学家德卢卡还是来原因应在液体中所寻求的结论。 他决定找到它的最大密度的温度。 然而,他没有成功,由于忽视了一些细节。 Rumfort,谁研究这一现象,发现水的最大密度在摄氏4度至5度的范围内观察。

机构的热膨胀

在固体的主要机制是改变晶格的膨胀幅度。 简单地说,组成材料以及它们之间的刚性连接的原子,开始“震动”。

配制成的热膨胀体的法如下:用线性尺寸L在加热过程上的dT(ΔT的 - 初始温度和最终之间的差)的任何机构的量分升(的ΔL膨胀 - 是线性热膨胀系数在所述对象和所述差的长度的衍生物温度)。 这是法律规定,在默认情况下考虑到身体的各个方向同时扩大帐户的最简单的版本。 但实际工作中使用更加繁琐的计算,因为在现实中,材料不表现为模拟物理和数学。

轨道的热膨胀

用于铺设着铁路轨道一直吸引物理学家工程师,因为它们可以精确地计算多的距离应该如何轨道的关节之间到加热或冷却路径不变形。

如上面已经提到的,适用于所有的固体线性热胀。 和Rails也不例外。 但有一个细节。 斜坡如果身体不受摩擦力自由进行。 导轨被固定到枕木和钢轨焊接到相邻的,所以法律,其描述在长度上的变化,允许在运行的形式,和对接阻力克服障碍。

如果轨不能改变它的长度,随着温度的变化其增加的热应力,这可以拉伸或压缩。 这种现象是由胡克定律描述。

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