1. Теплове
розширення твердих тіл, рідин і газів
Нескладні досліди й численні спостереження переконують у тому, що:
Теплове розширення твердих тіл:
Демонстрація за допомогою пристрою Ґравезанда (винайшов нідерландський
фізик Вільгельм Якоб Ґравезанд (1688–1742)).
У нагрітому стані кулька не проходить крізь кільце.
Після охолодження кулька крізь кільце проходить.
Наповнимо колбу водою і закриємо її корком, в яку вставлена скляна трубка
так, щоб частина рідини була в трубці. Якщо воду в колбі нагріти, то через
деякий час можна помітити підвищення рівня води в трубці.
Теплове розширення газів:
Колба, заповнена повітрям. Нагріваючись, повітря в колбі розширюється, й
деяка його частина виходить із колби — біля отвору трубки утворюються бульбашки
повітря.
2. Причина
теплового розширення
Питання класу
• У чому причина збільшення об’єму тіл під час нагрівання?
• Чи змінюється кількість частинок (молекул, атомів, йонів) речовини зі
збільшенням температури?
Зі збільшенням температури збільшується швидкість
руху частинок речовини, в результаті чого збільшується середня відстань між
частинками і, відповідно, збільшується об’єм тіла.
І навпаки, зі зниженням температури тіла рух частинок стає повільнішім,
міжмолекулярні проміжки зменшуються і зменшується об’єм тіла.
3. Характеризуємо
теплове розширення тіл
Зрозуміло, що не всі тіла під час нагрівання на ту саму температуру
розширюються однаково.
Тверді тіла та рідини розширюються набагато менше,
ніж гази.
Теплове розширення тіла залежить від речовини, з
якої тіло виготовлене.
Існують речовини, об'єм яких на певних інтервалах
температур під час нагрівання зменшується, а під час охолодження — збільшується
(вода, чавун).
Вода, наприклад, під час охолодження стискується, як і більшість речовин.
Однак починаючи з температури 4 °С (точніше 3,98 °С) і до замерзання (0 °С)
вода розширюється.
4. Теплове
розширення у природі й техніці
Поверхня Землі прогрівається нерівномірно. У результаті повітря поблизу її
поверхні розширюється теж нерівномірно. Цей факт — один із чинників утворення
вітру, що зумовлює зміну погоди.
Нерівномірне прогрівання води в морях і океанах спричиняє виникнення течій,
які суттєво впливають на клімат.
Різке коливання температури в гірських районах викликає розширення та
стискання гірських порід. Оскільки це відбувається нерівномірно, виникають
тріщини, що спричинюють руйнування гір, а отже, зміну рельєфу.
Теплове розширення повітря допомагає рівномірно прогріти квартиру, остудити
продукти в холодильнику, провітрити помешкання.
Теплове розширення слід обов’язково брати до уваги під час будівництва
мостів і ліній електропередач, прокладання труб опалення, укладання залізничних
рейок, виготовлення залізобетонних конструкцій. Наприклад, бетон і залізо майже
однаково розширюються під час нагрівання. Тому їх так широко використовують у
будівництві. Якби бетон і залізо розширювалися по-різному, це призвело б до руйнувань
будинків.
Немає коментарів:
Дописати коментар