Comment mesurer dilatation linéaire dans un solide en raison de l'augmentation de température
Quand vous parlez de l'expansion d'un solide dans une quelconque dimension sous l'influence de la chaleur, vous parlez dilatation linéaire. Merci à la physique, vous pouvez mesurer combien un solide élargira basé sur combien ses changements de température.
La figure montre une image de ce phénomène.
Sous dilatation thermique, le changement de un objet solide dans la longueur,
est proportionnelle à la variation de température,
Vous pouvez montrer cette relation mathématiquement.
Note: Cet exemple utilise un indice 0 (L0, par exemple), ce qui est fréquent dans les textes pour ces types d'équations.
Tout d'abord, supposons que vous augmentez la température d'un objet une petite quantité:
Le changement de température de résultats dans une expansion de la dimension linéaire de toute
Lorsque vous chauffez un solide, le solide se dilate de quelques pour cent, et ce pourcentage est proportionnelle à la variation de température. Autrement dit,
est proportionnelle à
La constante de proportionnalité, ce qui contribue à vous dire exactement combien un objet se développer, dépend de quel matériel vous travaillez avec. La constante de proportionnalité est la coefficient de dilatation linéaire, qui vous donnez le symbole
Vous pouvez écrire cette relation comme une équation de cette façon:
Cependant, parce que les unités de Kelvin et C ont la même taille, une différence de température mesurée en degrés Celsius est du même ordre de grandeur lorsqu'il est mesuré en degrés Kelvin. Par conséquent, pour convertir le coefficient de dilatation linéaire de degrés Celsius en kelvins, il suffit de permuter les symboles.
Beaucoup de projets de construction prennent en compte la dilatation linéaire. Vous voyez souvent des ponts avec “ joints de dilatation ” le pont de liaison à la surface de la route. Comme les températures augmentent, ces articulations permettent les matériaux de pont pour élargir sans flambage.
Voici un exemple sur la base à la construction. Dites que vous êtes appelé pour vérifier sur un nouveau chemin de fer. Vous regardez de près les 10,0 mètres de long des rails, remarquant qu'ils sont seulement 1,0 millimètre part aux extrémités. “? Comment beaucoup plus chaud t-il obtenir autour de ces pièces pendant l'été ” tu demandes.
“? Hotter ” les principaux éclats de rire de créateurs. “ Tu as peur des rails sera fondre?”
Tout le monde ricane à votre ignorance que vous vérifiez votre almanach, qui vous dit que vous pouvez vous attendre les rails pour obtenir 50 degrés Celsius plus chaude lors d'un été normal. Le coefficient de dilatation linéaire de l'acier que les rails sont fabriqués à partir de est d'environ
Alors, combien sera le rail typique développer au cours de la partie chaude de l'été? Tu le sais
Brancher les chiffres que vous donne de l'expansion:
En d'autres termes, vous pouvez vous attendre les rails pour élargir
ou 6.0 millimètres, à l'été. Cependant, les rails ne sont que de 1,0 millimètre d'intervalle. La société de chemin de fer est en difficulté.
Vous regardez le concepteur en chef et dites, “ Vous et moi êtes sur d'avoir une belle, longue conversation à propos de la physique ”.
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