Coeficiente de expansión lineal: puedes calcular todo

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Todos, con seguridad, están familiarizados con el uso de carloadsruedas. O el sonido de las ruedas del tranvía. Todos saben que la razón para esto es la brecha en la unión entre los rieles. ¿Y para qué está hecho? La respuesta es simple: para compensar la expansión de los rieles cuando se calienta. También es un hecho bien conocido que cuando se calientan, los cuerpos se expanden, y cuando se enfrían, se contraen. Una medida de esta expansión o contracción es el coeficiente de expansión lineal.

Teoría molecular de la expansión del cuerpo al calentarse explica por un aumento en la velocidad de movimiento de los átomos y las moléculas de la materia. Como resultado, en la red cristalina aumenta la amplitud de las oscilaciones de los átomos y, como consecuencia, aumentan las dimensiones lineales del cuerpo. Y cuánto se producirá el aumento puede determinarse utilizando una fórmula en la que se aplica el coeficiente de expansión lineal.

Ahora tenemos que explicar el significado físicocoeficiente Muestra cuánto aumenta la longitud del cuerpo en 1 ° C cuando se calienta. Este valor es insignificante y tiene su propio valor para cada material. Por lo tanto, el coeficiente de expansión lineal del acero es 0.000011 por 1 ° C. Lo que realmente es un valor similar, puedes entenderlo con un simple ejemplo. Si la Tierra está envuelta alrededor de la Tierra con un cable de hierro, cuya longitud es de 40000 km, luego con un aumento de temperatura de 1 ° C, la longitud del cable aumentará en 400 metros.

El coeficiente de expansión lineal es extremadamentees importante para cualquier ingeniero Le permite tener en cuenta el cambio en el tamaño del cuerpo con una caída de temperatura. Entonces, si durante un año la temperatura en la ciudad cambia de más de cincuenta grados Celsius a menos cincuenta grados Celsius, esto causará cambios significativos en la longitud de los mismos rieles. Si son continuos, el resultado será su curvatura. Aquí para evitar este fenómeno, y hacer un espacio entre los rieles cuando se colocan.

Para diferentes materiales, el valor del coeficiente será diferente. Para el acero, su valor ya ha sido dado, y el coeficiente de expansión lineal del aluminio es de 0.0000024 por 1 ° C.

Sin embargo, el razonamiento y ejemplos anteriores sufrenalgo de un solo lado. Cuando hablamos sobre el aumento en el tamaño del cuerpo cuando se calienta, no solo aumenta la longitud, sino también otras dimensiones: ancho y alto. El aumento en el tamaño conducirá a un aumento en el volumen, y luego se puede hablar de una expansión volumétrica de los cuerpos. Sin embargo, tal noción es más probable que se aplique no a los sólidos, sino a los líquidos.

Un experimento simple que confirma esto,Todos pueden hacer lo suyo. Pon el hervidor al fuego, lleno de agua hasta la parte superior. Cuando el agua se calienta, aumentará su volumen y "saldrá corriendo" del hervidor. Pero hay un uso positivo de este efecto. Todo el mundo conoce los termómetros líquidos, lo que es calle, lo que es médico. También se basan en el efecto de aumentar el volumen cuando se calienta.

En la técnica de a veces ignorar talesEl aumento lleva a tristes consecuencias. Para compensar el aumento, debe utilizar medidas especiales. Muchos tuvieron que ver una larga fila de tuberías (tuberías) tendidas en la superficie. Y de repente, en un lugar plano, las tuberías forman un enorme zigzag. Este no es un zigzag simple, su valor está estrictamente definido, se utilizó el coeficiente de expansión lineal en el cálculo. Se hizo un zigzag similar para compensar el aumento lineal en los tamaños de tubería.

Hay muchos más ejemplos.Se usa en la técnica de extensiones lineales y volumétricas, pero los ejemplos dados son suficientes para comprender la esencia del fenómeno. Por supuesto, el curioso comportamiento de algunas sustancias, la misma agua, es muy curioso. Cuando se congela, el volumen no disminuye, sino que aumenta. Este será otro factor que confirma las propiedades únicas del agua.

Así, en este artículo sobre la base de la más simple yLos ejemplos visuales de la vida definen este concepto como una expansión lineal de cuerpos y el coeficiente de expansión lineal. Se dan ejemplos del uso de la expansión en tecnología y en la vida cotidiana, y se dan conceptos del orden de magnitudes del coeficiente mencionado anteriormente.