--> Òåïëîâîå îáúåìíîå ðàñøèðåíèå. Ôèçèêà 10 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 9. Òåïëîâîå ðàñøèðåíèå òâåðäûõ è æèäêèõ òåë

 


§ 9.3. Òåïëîâîå îáúåìíîå ðàñøèðåíèå

Ïðè èçó÷åíèè òåïëîâîãî îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ óäîáíî, êàê è ïðè ëèíåéíîì ðàñøèðåíèè, ðàññìàòðèâàòü îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå îáúåìà

Èçìåðåíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî â ïðåäåëàõ íå î÷åíü áîëüøîãî èíòåðâàëà òåìïåðàòóð ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå îáúåìà ïðîïîðöèîíàëüíî èçìåíåíèþ òåìïåðàòóðû:

Êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè α íàçûâàþò òåìïåðàòóðíûì êîýôôèöèåíòîì îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ. Îí ïîêàçûâàåò, íà êàêóþ äîëþ ñâîåãî ïåðâîíà÷àëüíîãî çíà÷åíèÿ èçìåíÿåòñÿ îáúåì òåëà ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû íà 1 Ê. Êîýôôèöèåíò îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ, êàê è êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ, çàâèñèò îò ïðèðîäû âåùåñòâà è òåìïåðàòóðû. Çàâèñèìîñòü α îò òåìïåðàòóðû íåçíà÷èòåëüíà è åþ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, åñëè èíòåðâàë èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû íåâåëèê. Äëÿ áîëüøèíñòâà òâåðäûõ òåë êîýôôèöèåíò α èìååò ïîðÿäîê 10-5—10-4Ê-1, ò. å. î÷åíü ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ êîýôôèöèåíòîì îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ ãàçîâ.

Èç ôîðìóëû (9.3.1) ëåãêî íàéòè âûðàæåíèå äëÿ îáúåìà òåëà ïðè ëþáîé òåìïåðàòóðå:

V = V0(1 + αΔt).                     (9.3.2)

 ýòîé ôîðìóëå çíà÷åíèå íà÷àëüíîãî îáúåìà V0 îáû÷íî áåðóò ïðè íà÷àëüíîé òåìïåðàòóðå t0 = 0 °Ñ. Îäíàêî è çäåñü, êàê â ñëó÷àå ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ, ìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ ôîðìóëîé

V2 = V1(1 + αΔt),                     (9.3.3)

ãäå V1 — îáúåì òåëà ïðè òåìïåðàòóðå t1; V2 — îáúåì òåëà ïðè òåìïåðàòóðå t2; Δt = t2 - t1.

Îáúåì ïîëîãî (ïóñòîãî) òâåðäîãî òåëà (ñîñóäà) ïðè íàãðåâàíèè óâåëè÷èâàåòñÿ òàê, êàê åñëè áû ýòî òåëî áûëî ñïëîøíûì. Îáúåì ïîëîñòè â òâåðäîì òåëå (ñîñóäå) ïðè åãî íàãðåâàíèè óâåëè÷èâàåòñÿ òàê, êàê óâåëè÷èâàëñÿ áû îáúåì òåëà, èçãîòîâëåííîãî èç òîãî æå âåùåñòâà è èìåþùåãî ôîðìó è ðàçìåð ïîëîñòè.

Ñâÿçü ìåæäó êîýôôèöèåíòàìè ëèíåéíîãî è îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ

Êîýôôèöèåíò ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ α1 è êîýôôèöèåíò îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ α ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé. Ýòó ñâÿçü ìîæíî íàéòè, ðàññìàòðèâàÿ òåïëîâîå ðàñøèðåíèå òåëà ïðîñòîé ôîðìû, íàïðèìåð êóáèêà ñ ðåáðîì l0. Ïðè íàãðåâàíèè êóáèêà íà Δt êàæäàÿ åãî ñòîðîíà óâåëè÷èòñÿ íà Δl è ñòàíåò ðàâíîé

l = l0(1 + α1Δt).                     (9.3.4)

Îáúåì òåëà ïðè ýòîì áóäåò ðàâåí

V = V0(l + αΔt).

Íî Ñëåäîâàòåëüíî,

Ïîäñòàâëÿÿ Z èç óðàâíåíèÿ (9.3.4) â óðàâíåíèå (9.3.5), ïîëó÷èì

Òàê êàê âåëè÷èíà α1 î÷åíü ìàëà, òî ïðè ìàëûõ èçìåíåíèÿõ òåìïåðàòóðû ÷ëåíàìè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷ëåíîì 3α1. Ïîýòîìó

α ≈ Çα1.                     (9.3.6)

Èòàê, òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò îáúåìíîãî ðàñøèðåíèÿ ðàâåí óòðîåííîìó êîýôôèöèåíòó ëèíåéíîãî ðàñøèðåíèÿ.

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->