Haben Sie jemals bemerkt, dass kleine Lücke in den Gleisen? Warum denkst du, sind sie da? Oder haben Sie jemals bemerkt, dass Ihre Mutter versucht, eine gestaute Flasche zu öffnen, indem Sie sich in der Nähe ihres Halses erwärmt? Worum geht es bei dieser Magie? Lassen Sie uns hier mehr über den Prozess der thermischen Ausdehnung erfahren.
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Thermal Expansion
If the temperature increases, then the volume of the material also increases. Im Allgemeinen wird dies als thermische Ausdehnung bezeichnet. Wir können es so ausdrücken, dass es die Bruchänderung der Länge oder des Volumens pro Einheit der Temperaturänderung ist. Im Falle der Expansion eines Festkörpers wird üblicherweise ein linearer Ausdehnungskoeffizient verwendet.
Im Falle der thermischen Ausdehnung des Feststoffs wird es in Bezug auf die Änderung der Länge, Höhe und Dicke beschrieben. Für Flüssigkeit und Gas ist der Volumenausdehnungskoeffizient nützlicher. Im Allgemeinen, wenn das Material eine Flüssigkeit ist, dann können wir es in Bezug auf die Volumenänderung beschreiben.
Unter den Atomen und Molekülen variieren die Bindungskräfte von Material zu Material. Eigenschaften von Elementen und Verbindungen sind als Ausdehnungskoeffizient bekannt. Wenn ein kristalliner Feststoff durchgehend die gleiche strukturelle Konfiguration aufweist (isometrisch), ist die Ausdehnung in allen Kristalldimensionen gleichmäßig.
Wenn der Kristall nicht isometrisch ist, dann ist der Ausdehnungskoeffizient auch für verschiedene kristallographische Richtungen unterschiedlich und wenn sich die Temperatur ändert, ändert der Kristall auch die Form. Weichere Materialien haben einen höheren Ausdehnungskoeffizienten (CTE), aber härtere Materialien wie Wolfram haben einen niedrigeren CTE.
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- Lineare Ausdehnung: Die lineare Ausdehnung ist definiert als die Zunahme der Länge des Festkörpers. Beispiel: Wenn wir einen Stab betrachten, bei dem die Länge des Stabes l ist, und wir die Temperatur eines Stabes um einen kleinen Betrag erhöhen. Die lineare Ausdehnung ist also gegeben durch:
- Der lineare Ausdehnungskoeffizient des gegebenen Festkörpers wird als a bezeichnet.
- Volumenausdehnung: Volumenausdehnung ist definiert als die Zunahme des Volumens des Feststoffs beim Erhitzen. Bei einer Temperaturänderung ∆t ist die Volumenänderung eines Festkörpers gegeben durch ∆v=Vy∆t wobei der Volumenausdehnungskoeffizient y ist.
- Fläche oder oberflächliche Ausdehnung: Die oberflächliche Ausdehnung ist definiert als die Zunahme der Oberfläche des Festkörpers beim Erhitzen. Wenn man bedenkt, dass bei 00C die Fläche eines Festkörpers A0 ist, dann ist seine Fläche bei t0c gegeben durch: A0 (l + ßt). Einheit von β ist 0C-1 oder K-1. Wobei β als oberflächlicher Ausdehnungskoeffizient bekannt ist.
6α = 3β = 2γ
Diese Gleichung zeigt die Beziehung zwischen α ist die lineare Ausdehnung, β ist die oberflächliche Ausdehnung, ist Volumenausdehnung. Diese drei Ausdehnungskoeffizienten für einen bestimmten Feststoff sind nicht konstant, da diese Werte vollständig von der Temperatur abhängen. Beispiele für Wärmeausdehnung in unserem täglichen Leben sind Thermometer, Nieten, auf Holzrädern Befestigung von Metallreifen usw.
Gelöstes Beispiel für Sie
Q. In einem durchgehenden Stück aus einer Rolle eines Aluminiumblechs werden moderne Traufgänge konstruiert. Für eine 30 Meter lange, was ist die Änderung in der Länge? Wobei α=23×10-6C-1 für den Temperaturbereich ∆T=100F.
Ans: ∆L= L0 α ∆T