מקדם הרחבה ליניארית - אתה יכול לחשב הכל

כולם, כמובן, מכירים את הקישוטים של גלגלי העגלה. או את צליל גלגלי החשמלית. כולם יודעים שהסיבה לכך היא הפער בצומת בין המסילות. ובשביל מה זה נעשה? התשובה היא פשוטה - לפצות על הרחבת המעקה כאשר מחומם. עובדה ידועה היא כי כאשר מחומם, הגופים להתרחב, וכאשר דחוסים, הם חוזה. מידה של התרחבות זו או התכווצות היא מקדם ההתרחבות הליניארית.

התיאוריה המולקולרית של הרחבת גוף על חימום מוסברת על ידי הגידול במהירות התנועה של האטומים והמולקולות של החומר. כתוצאה מכך, בסריג הגבישי, המשרעת של תנודות האטומים גדלה, וכתוצאה מכך, הממדים הליניאריים של הגוף עולים. וכמה תהיה ההתרחבות יכולה להתרחש באמצעות נוסחה שבה מקדם של התרחבות ליניארית מוחל.

עכשיו אנחנו צריכים להסביר את המשמעות הפיזית של המקדם. זה מראה כמה אורך הגוף יגדל ב 1 ° C כאשר מחומם. ערך זה הוא חסר משמעות ויש לו את עצמו עבור כל חומר. לפיכך, מקדם ההתרחבות הליניארית של הפלדה הוא 0.000011 לכל 1 ° C. מה זה ערך דומה באמת, אתה יכול להבין על ידי דוגמה פשוטה. אם כדור הארץ הוא כרוך סביב כדור הארץ עם חוט ברזל, שאורכו 40,000 ק"מ, ולאחר מכן עם עליית טמפרטורה של 1 ° C, אורך החוט יגדל ב 400 מטר.

מקדם ההתרחבות הליניארית חשוב ביותר עבור כל מהנדס. זה מאפשר לך לקחת בחשבון את השינוי בגודל הגוף על ירידה בטמפרטורה. לכן, אם במשך שנה הטמפרטורה בעיר משתנה מ פלוס 50 מעלות צלזיוס עד מינוס חמישים מעלות צלזיוס, זה יגרום שינויים משמעותיים באורך של מסילות אותו. אם הם מוצקים, התוצאה תהיה כיפוף שלהם. כאן כדי למנוע את התופעה, ולעשות פער בין המסילה כאשר הם מונחים.

עבור חומרים שונים, ערך המקדם יהיה שונה. עבור פלדה, הערך שלה כבר ניתנה, ואת מקדם של התרחבות ליניארית של אלומיניום הוא 0.0000024 לכל 1 ° C.

עם זאת, הטיעונים ודוגמאות לעיל סובלים חד צדדיות מסוימת. כאשר אנו מדברים על הגדלת גודל הגוף כאשר מחומם, לא רק אורך מגביר, אלא גם ממדים אחרים - רוחב וגובה. הגידול בגודל יוביל לגידול נפח, ואז אפשר לדבר על הרחבה נפחית של גופים. נכון, מושג כזה הוא סביר יותר לא תחול על מוצקים, אלא נוזלים.

ניסוי פשוט, אשר יאשר זאת, יכול לעשות כל אחד בנפרד. שים קומקום על האש, מלא מים עד מאוד. כאשר המים מתחממים, זה יגדל נפח "לברוח" מהקומקום. אבל יש שימוש חיובי של השפעה זו. כולם מכירים את מדחום נוזלי - כי הרחוב, כי רפואי. הם בנויים גם על ההשפעה של הגדלת נפח כאשר מחומם.

בטכנולוגיה, לפעמים התעלמות זו עלייה מוביל לתוצאות עצובות. כדי לפצות על הגידול, יש לנקוט אמצעים מיוחדים. רבים היו צריכים לראות שורה ארוכה של צינורות (צינור) הניח על פני השטח. ופתאום במקום שווה הצינורות יוצרים זיגזג ענקי. זה לא זיגזג פשוט, הגודל שלו מוגדר בהחלט, ואילו מקדם ההתרחבות ליניארי שימש בחישוב. זיגזג דומה נעשה כדי לפצות על הגידול הליניארי של מימדים של הצינורות.

ניתן גם לתת דוגמאות רבות לשימוש של הרחבות ליניארי ונפח בטכניקה, אבל הדוגמאות לעיל מספיקות כדי להבין את המהות של התופעה. כמובן, ההתנהגות חריגה של כמה חומרים, אותו מים, הוא סקרן מאוד. ליד זה מקפיא את עוצמת הקול לא יורד, אבל מגביר. זה יהיה גורם נוסף המאשר את המאפיינים הייחודיים של המים.

לכן, במאמר זה, המבוססת על הדוגמאות הפשוטות והחיות ביותר מהחיים, מושג כזה כמו התרחבות ליניארית של גופים ומקדם ההתרחבות הליניארית מוגדר. דוגמאות ניתנות לשימוש בהרחבה בהנדסה ובחיי היומיום, וניתנים המושגים בסדר גודל המקדם המוזכר.