Como medir expansão linear numa sólida, devido ao aumento de temperatura

Quando você fala sobre a expansão de um sólido em qualquer uma dimensão sob a influência do calor, você está falando dilatação linear. Graças à física, você pode medir o quanto um sólido irá expandir com base em quanto as suas mudanças de temperatura.

A figura mostra uma imagem do fenômeno.

Sob expansão térmica, a mudança de um objeto sólido de comprimento,

é proporcional à mudança de temperatura,

Você pode mostrar esta relação matematicamente.

Nota: Este exemplo utiliza um subscrito 0 (eu₀, por exemplo), o que é comum em textos para estes tipos de equações.

Primeiro, suponha que você elevar a temperatura de um objeto uma pequena quantidade:

A alteração da temperatura resulta numa expansão em qualquer dimensão linear de

Quando se aquece um sólido, o sólido se expande por alguns por cento, e essa percentagem é proporcional à mudança da temperatura. Em outras palavras,

é proporcional

A constante de proporcionalidade, o que ajuda a dizer-lhe exatamente o quanto um objeto irá expandir, depende de qual material que você está trabalhando. A constante de proporcionalidade é a Coeficiente de expansão linear, que você dá o símbolo

Você pode escrever esta relação como uma equação desta forma:

No entanto, porque as unidades de Celsius e Kelvin são do mesmo tamanho, uma diferença de temperatura medida em graus Celsius é da mesma ordem de grandeza, quando medida em Kelvin. Portanto, para converter o coeficiente de expansão linear de graus Celsius para Kelvin, você só tem que trocar os símbolos.

A abundância de projectos de construção levar expansão linear em conta. Muitas vezes você vê pontes com # Juntas 147 de expansão # 148- que liga a ponte para a superfície da estrada. Como as temperaturas sobem, estas articulações permitem que os materiais de ponte para expandir sem deformação.

Aqui está um exemplo baseado em construção. Digamos que você está chamado para verificar uma nova ferrovia. Você olhar atentamente para os trilhos de 10,0 metros de comprimento, percebendo que eles são apenas 1,0 milímetros distante nas extremidades. # 147 Quanto mais quente ele começa em torno destas peças durante o verão? # 148- você pedir.

# 147 Hotter? # 148- as gargalhadas designer-chefe. # 147 Tem medo dos Rails fundição?# 148;

Todos snickers em sua ignorância como você verificar o seu almanaque, que diz que você pode esperar que os trilhos para chegar a 50 graus Celsius mais quente durante um verão normal. O coeficiente de dilatação linear para o aço dos carris que são feitas a partir de, aproximadamente, é

Então, quanto será o trilho típica expandir durante a parte quente de verão? Você sabe disso

Ligar os números dá-lhe a expansão:

Em outras palavras, você pode esperar os trilhos para expandir

ou 6,0 mm, no verão. No entanto, os carris são apenas 1,0 milímetros para além. A empresa ferroviária está em apuros.

Você olha para o designer-chefe e dizer: # 147 Você e eu estamos prestes a ter uma agradável, longa conversa sobre física # 148.;