Поверхностное и объемное расширение    

    Расширение жидкости в сосудеБольшинство веществ расширяется в равной степени во всех направлениях, хотя и некоторые, например дерево, имеют различную способность к расширению вдоль и поперек волокон. Ясно, что металлический стержень расширяется во всех направлениях одинаково, но поскольку на практике учитывается лишь его длина, то удобно принимать во внимание только расширение вдоль его длины и говорить о линейном расширении.

    Коэффициент поверхностного расширения определяется как:

    увеличение площади / (исходная площадь х повышение температуры) = ΔА/А0Δθ  = β К-1

    Коэффициент объемного расширения определяется как:

    увеличение объема / (исходный  объем х повышение температуры) = ΔV/V0Δθ  = γ К-1

    Соотношения между коэффициентами объемного, поверхностного и линейного расширения следующие: β = 2α и γ = 3α. Если вы интересуетесь математикой, то вам нетрудно определить, что β = 2α, а не α2 и что γ = 3α, а не α3.

     

    Расширение жидкостей

     

    Для жидкостей не существует понятия линейного расширения, поскольку они текучи. Объемное расширение применимо, например, при рассмотрении нити ртути в трубке. Поскольку нить тонка, коэффициент объемного расширения иногда делят на 3 для определения коэффициента несуществующего «линейного расширения».

    Если стеклянная колба, содержащая жидкость, помещена в сосуд с горячей водой (см. рис.), то уровень жидкости сначала падает, а затем повышается. Почему же падает уровень? Стекло, являясь плохим проводником, разогревается и расширяется, прежде чем тепло достигает жидкости.

    Объем колбы увеличивается, и уровень жидкости падает. Когда же жидкость постепенно приобретает температуру окружающей ее среды, она расширяется больше, чем стекло, и ее уровень повышается. Жидкости имеют большие коэффициенты объемного расширения, чем твердые тела.

    Поскольку жидкость должна находиться в каком-то сосуде, то объемное расширение материала сосуда должно обычно приниматься во внимание и при этом отмечается лишь видимое расширение жидкости: видимое  расширение  жидкости = действительное расширение жидкости — объемное расширение материала сосуда
    Таблица: Некоторые распространенные значения коэффициента объемного расширения γ х 10-5 K-1

    Значения коэффициента объемного расширения





Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved