熱膨張、係数、タイプと演習



の 熱膨張 体や物理的な物体が被る様々なメートル法の寸法（長さや体積など）の増加または変動です。この過程は、材料の周囲の温度が上昇することによって起こります。線形拡張の場合、そのような変化は一次元で起こる。.

この膨張係数は、処理前後の量の値を比較することによって測定することができる。いくつかの材料は熱膨張とは反対になる。つまり、「負」になります。この概念は、特定の温度にさらされると一部の材料が収縮することを提案しています。.  

固体に関しては、線膨張係数を使用してその膨張を説明します。一方、体積膨張係数は液体を計算するために使用されます。.

結晶化固体の場合、それが等角であれば、膨張は結晶の全ての寸法において一般的であろう。それが等角ではない場合、結晶に沿って異なる膨張係数が見られ、温度を変えるとサイズが変わります。.

索引

  • 1熱膨張係数
  • 2負の熱膨張
  • 3種類
    • 3.1線膨張
    • 3.2体積拡張
    • 3.3表面または領域の拡張
  • 4例
    • 4.1最初の練習（線形拡張）
    • 4.2 2回目の運動（表在性拡張）
  • 5膨張はなぜ起こりますか？?
  • 6参考文献

熱膨張係数

熱膨張係数（Ｙ）は、材料がその温度の変化のために通過したときの変化半径として定義される。この係数は、固体の場合はα、液体の場合はβで表され、国際単位系によって導かれます。.

熱膨張率は、固体、液体、または気体になると変化します。それぞれが異なる特異性を持っています.

例えば、立体の膨張は長さに沿って見ることができます。体積係数は、流体に関する限り最も基本的なものの1つであり、変化はあらゆる方向で顕著です。この係数は、ガスの膨張を計算するときにも使用されます。.

負の熱膨張

負の熱膨張は、高温でサイズが大きくなるのではなく、低温のために収縮する材料で発生します。.

この種の熱膨張は、通常、指向性相互作用が観察される開放系において - 氷の場合のように - または複雑な化合物において - とりわけいくつかのゼオライト、Ｃｕ ２ Ｏの場合に見られる。.

また、いくつかの研究は、負の熱膨張がコンパクトな形の単一成分格子においても中心的な力の相互作用を伴って起こることを示した。.

氷を一杯の水に加えると、負の熱膨張の明らかな例が見られます。この場合、氷の上の液体が高温になってもサイズが大きくなることはありませんが、サイズが小さくなります。.

タイプ

物理的な物体の膨張を計算するときには、温度の変化に応じて、その物体がそのサイズを増減することを考慮に入れる必要があります.

サイズを変更するために急激な温度変化を必要としないオブジェクトもあるため、計算によってスローされる値は平均的なものと考えられます。.

すべてのプロセスと同様に、熱膨張は各現象を個別に説明するいくつかのタイプに分けられます。固体の場合、熱膨張の種類は線形膨張、体積膨張および表面膨張です。.

線形拡張

線形拡張では、単一の変動が優勢です。この場合、変更を受ける唯一の単位はオブジェクトの高さまたは幅です.

この種の膨張を計算する簡単な方法は、温度変化前の量の値を温度変化後の量の値と比較することです。.

容積拡張

体積膨張の場合、それを計算する方法は、温度変化前の流体の体積を温度変化後の流体の体積と比較することです。計算式は次のとおりです。

表面積または面積の拡大

表在性拡張の場合、1℃で体温または体温が変化すると、体または物体の面積の増加が観察されます。.

この膨張はソリッドに対して機能します。線形係数もある場合は、オブジェクトのサイズが2倍になることがわかります。計算式は次のとおりです。

Af = A0 [1 + YA（Tf - T0）]

この表現では：

γ＝面積膨張係数［℃］-1]

A0 =初期エリア

Af =最終エリア

T0 =初期温度.

Tf =最終温度

面積膨張と線形膨張の違いは、最初のものではオブジェクトの面積の増加の変化があり、2番目のものでは、変化が単一の単位の測定であるということです（長さや長さになります）。物理的なオブジェクトの幅）.

例

最初のエクササイズ（線形拡張）

鋼鉄製の列車の線路を構成するレールの長さは1500 mです。気温が24℃から45℃になったときの長さは？?

解決策

データ：

L0（初期長）＝ 1500m

Lf （最終長さ）= ?

ＴＯ（初期温度）＝ ２４℃

Tf （最終温度）＝ 45℃

α（鋼材に対応する線膨張係数）＝ 11×10-6 ℃-1

データは次の式に置き換えられます。

ただし、このデータを式に含めるには、まず温度差の値を知っておく必要があります。この差を得るには、最低温度から最高温度を引く必要があります。.

Δt= 45°C - 24°C = 21°C

この情報がわかったら、前の公式を使用することが可能です。

Ｌｆ ＝ １５００ｍ（１ ＋ ２１℃１１×１０）-6 ℃-1）

Lf = 1500 m（1 + 2.31 x 10）-4）

Lf = 1500メートル（1,000231）

Lf = 1500.3465m

2回目の運動（表在性拡張）

高校では、気温が21℃の場合、ガラス売り場の面積は1.4 m ^ 2です。 35℃に温度を上げるときあなたの最終的な領域は何でしょう?

解決策

Af = A0 [1 +（Tf - T0）]

Af = 1.4 m2 [1] 204.4×10-6]

Af = 1.4 m2 . 1,0002044

Af = 1,40028616 m2

なぜ膨張が起こるのか?

すべての材料がさまざまな素粒子で構成されていることは誰もが知っています。温度を上げたり下げたりすることで温度を変えることで、これらの原子は運動の過程を始め、それが物体の形状を変える.

温度が上昇すると、分子は運動エネルギーの増加により急速に動き始めます。したがって、オブジェクトの形状または体積は増加します。.

負の温度の場合、反対のことが起こります。この場合、オブジェクトの体積は通常、低温によって収縮します。.

参考文献

  1. 線状、表在性、および容積拡張 - 演習。 2018年5月8日にFisimatから回復しました：fisimat.com.mx
  2. 表面的な拡張 - 練習問題は解決しました。 Fisimatから2018年5月8日に取り出されました：fisimat.com.mx
  3. 熱膨張2018年5月8日、ブリタニカ百科事典より入手：britannica.com
  4. 熱膨張2018年5月8日、ハイパー物理学の概念からの取得：hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  5. 熱膨張2018年5月8日、ルーメンラーニングから取得：course.lumenlearning.com
  6. 熱膨張2018年5月8日、The Physics Hypertextbook：physics.infoより取得
  7. 熱膨張2018年5月8日、ウィキペディアから取得：en.wikipedia.org.