Coeficiente de expansión lineal: puedes calcular todo

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, entonces 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 confirmará esto,puede hacer todo el mundo usted mismo. Pon una tetera en el fuego, llena de agua hasta la parte superior. Cuando el agua se calienta, aumentará en volumen y se "escapará" del hervidor. Pero hay un uso positivo de este efecto. Todo el mundo está familiarizado con los termómetros líquidos, esa calle, esa medicina. También se basan en el efecto de aumentar el volumen cuando se calienta.

En ingeniería, a veces ignorando talaumentar conduce a tristes consecuencias. Para compensar el aumento, se deben usar medidas especiales. Muchos tuvieron que ver una larga hilera de tuberías (tuberías) a lo largo de la superficie. Y de repente en un lugar igual las tuberías forman un enorme zigzag. Este no es un simple zigzag, su magnitud está estrictamente definida, mientras que el coeficiente de expansión lineal se usó en el cálculo. Se hizo un zigzag similar para compensar el aumento lineal en las dimensiones de las tuberías.

También puedes dar muchos ejemplosuso en la técnica de extensiones lineales y volumétricas, pero los ejemplos dados son suficientes para comprender la esencia del fenómeno. Por supuesto, el comportamiento anómalo 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.

Entonces, en este artículo, basado en lo más simple yLos ejemplos visuales de la vida se definen como una expansión lineal de los cuerpos y el coeficiente de expansión lineal. Se dan ejemplos del uso de la extensión en la ingeniería y en la vida cotidiana, y se dan los conceptos del orden de magnitud del coeficiente mencionado.