Тепловое расширение в чем измеряется
Тепловое расширение твердых и жидких тел
Содержание:
Тепловое расширение – это изменение размеров и формы тел при изменении температуры. Математически можно высчитать объемный коэффициент расширения, позволяющий спрогнозировать поведение газов и жидкостей в изменяющихся внешних условиях. Чтобы получить такие же результаты для твердых тел, необходимо учитывать коэффициент линейного расширения.
На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.
Тепловое расширение твердых и жидких тел
Тепловое расширение (также используется термин «термическое расширение») — это изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. Количественно тепловое расширение жидкостей и газов при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом теплового расширения). Для характеристики теплового расширения твёрдых тел дополнительно вводят коэффициент линейного теплового расширения.
Зависимость объёма тел от температуры
Частицы твёрдого тела занимают друг относительно друга определённые положения, но не остаются в покое, а совершают колебания. При нагревании тела увеличивается средняя скорость движения частиц. Средние расстояния между частицами при этом увеличиваются, поэтому увеличиваются линейные размеры тела, а следовательно, увеличивается и объём тела.
При охлаждении линейные размеры тела сокращаются, и объём его уменьшается.
При нагревании, как известно, тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Качественная сторона этих явлений была уже рассмотрена в начальном курсе физики.
Наша задача теперь — ознакомиться с количественными законами этих явлений.
Линейное расширение твёрдых тел
Твёрдое тело при данной температуре имеет определённую форму и определённые линейные размеры. Увеличение линейных размеров тела при нагревании называется тепловым линейным расширением.
Измерения показывают, что одно и то же тело расширяется при различных температурах по-разному: при высоких температурах обычно сильнее, чем при низких. Но это различие в расширении столь невелико, что при сравнительно небольших изменениях температуры им можно пренебречь и считать, что изменение размеров тела пропорционально изменению температуры.
В начальном курсе физики было установлено, что различные вещества по-разному расширяются при нагревании: одни сильнее, другие слабее; железо, например, расширяется сильнее стекла и слабее меди.
Чтобы количественно характеризовать это важное тепловое свойство тел, введена особая величина, называемая коэффициентом линейного расширения.
Пусть твёрдое тело при температуре 0°С имеет длину 
а при температуре t° его длина становится 
Значит, при изменении температуры на t° длина тела увеличивается на 
Предполагая, что увеличение длины при нагревании на каждый градус идёт равномерно, находим, что при нагревании на 1°С вся длина тела увеличилась на 
каждая единица длины на
(1)
Величина 
(греч. «бэта»), характеризующая тепловое расширение тела, называется коэффициентом линейного расширения.
Формула (1) показывает, что при t = 1°С и 
= 1 ед. длины величина равна 
т. е. коэффициент линейного расширения численно равен удлинению, которое получает при нагревании на 1°С стержень, имевший при 0°С длину, равную единице длины.
Из формулы (1) следует, что наименованием коэффициента является 
Формулу (1) можно записать в следующем виде:
Отсюда легко определить длину тела при любой температуре, если известны его начальная длина и коэффициент линейного расширения.
Ниже в таблице приведены коэффициенты линейного расширения некоторых веществ, определённые на опыте.
Объёмное расширение твёрдых тел
При тепловом расширении твёрдого тела с увеличением линейных размеров тела увеличивается и его объём. Аналогично коэффициенту линейного расширения для характеристики объёмного расширения можно ввести коэффициент объёмного расширения. Опыт показывает, что так же, как и в случае линейного расширения, можно без большой ошибки принять, что приращение объёма тела пропорционально повышению температуры.
(2)
При V0 = 1 ед. объёма и t = 1°С величина а равна Vt— V0, т. е. коэффициент объёмного расширения численно равен приросту объёма тела при нагревании на 1°С, если при 0°С объём был равен единице объёма.
По формуле (2), зная объём тела при температуре 0°С, можно вычислить объём его при любой температуре t°:
Установим соотношение между коэффициентами объёмного и линейного расширения.
Можно написать следующее равенство:
В этой формуле величины 
и 
настолько малы, что ими можно пренебречь и написать:
Коэффициент объёмного расширения твёрдого тела равен утроенному коэффициенту линейного расширения.
Учёт теплового расширения в технике
Из таблицы на странице 124 видно, что коэффициенты расширения твёрдых тел очень малы. Однако самые незначительные, изменения размеров тел при изменении температуры вызывают появление огромных сил.
Опыт показывает, что даже для небольшою удлинения твёрдого тела требуются огромные внешние силы. Так, например, чтобы увеличить длину стального стержня сечением в 1 см 2 приблизительно на 0,0005 его первоначальной длины, необходимо приложить силу в 1000 кГ. Но такой же величины расширение этого стержня получается при нагревании его на 50°С. Ясно поэтому, что, расширяясь при нагревании (или сжимаясь при охлаждении) на 50°С, стержень будет оказывать давление около 1000 
на те тела, которые будут препятствовать его расширению (сжатию).
Огромные силы, возникающие при расширении и сжатии твёрдых тел, учитываются в технике. Так, например, один из концов моста не закрепляют неподвижно, а устанавливают на катках; железнодорожные рельсы не укладывают вплотную, а оставляют между ними просвет; паропроводы подвешивают на крюках, а между отдельными трубами устанавливают компенсаторы, изгибающиеся при удлинении труб паропровода. По этой же причине котёл паровоза закрепляется только на одном конце, другой же его конец может свободно перемещаться.
Огромное значение имеет расширение от нагревания при точных измерениях. В самом деле, если масштабная линейка или калибр, которыми проверяются размеры изготовленной части машины, значительно изменяют свою величину, то необходимой точности при измерении не получится. Для избежания грубых ошибок при измерении или контроле изготовленные изделия заблаговременно приносят в помещение, где производятся измерения, чтобы они успели принять температуру калибров. Самые калибры и измерительные инструменты делают из материала с очень малым коэффициентом расширения. Таким материалом, например, является особая железо-никелевая сталь — инвар, с коэффициентом расширения 0,0000015.
Рис. 132а. Схема устройства металлического термометра.
Как показывает таблица на странице 124, платина и стекло имеют одинаковый коэффициент расширения; поэтому можно вплавлять платину в стекло, причём после охлаждения не происходит ни ослабления связи обоих веществ, ни растрескивания стекла. В электрических лампочках в стекло вплавляется железо-никелевая проволока, имеющая такой же коэффициент расширения, как и стекло. Заслуживает внимания очень малый коэффициент расширения у кварцевого стекла. Такое стекло выдерживает, не лопаясь и не растрескиваясь, неравномерное нагревание или охлаждение. Так, например, в раскалённую докрасна колбочку из кварцевого стекла можно вливать холодную воду, тогда как колба из обычного стекла при таком опыте лопается. Указанная особенность кварцевого стекла является следствием малости его коэффициента теплового расширения.
Терморегулятор
Две одинаковые полоски из разных металлов, например из железа и латуни, склёпанные вместе, образуют так называемую биметаллическую пластинку. При нагревании такие пластинки изгибаются вследствие того, что одна расширяется больше другой. Та из полосок, которая расширяется больше, оказывается всегда с выпуклой стороны. Это свойство биметаллических пластинок широко используется для измерения температуры и её регулирования.
1. Металлический термометр. Этот прибор представляет собой биметаллическую дугу (рис. 132, а), конец которой A прочно закреплён, а конец В свободен. Дуга соединена в В со стрелкой С. При изменении температуры дуга закручивается или раскручивается, двигая соответственно стрелку. Шкала проградуирована по обыкновенному термометру. Если к концу стрелки прикрепить перо, то колебания температуры можно записывать на специальной бумажной ленте. По такому принципу устроен термограф.
2. Термостат. Так называется прибор для установления постоянной температуры.
Рас. 1326. Принцип устройства регулятора температуры с биметаллической пластинкой.
На рисунке 132б изображён принцип устройства одного из типов регуляторов температуры. Биметаллическая дуга С при изменении температуры закручивается или раскручивается. К её свободному концу прикреплена металлическая пластинка М, которая при раскручивании дуги прикасается к контакту К, а при закручивании отходит от него. Если, например, контакт К и пластинка М присоединены к концам электрической цепи АА1 содержащей нагревательный прибор, то при соприкосновении К и М электрическая цепь замкнётся; прибор начнёт нагревать помещение. Биметаллическая дуга С при нагревании начнёт закручиваться и при определённой температуре отсоединит пластинку М от контакта К цепь разорвётся, нагревание прекратится. При охлаждении дуга С, раскручиваясь, снова заставит включиться нагревательный прибор: таким образом, температура помещения будет поддерживаться на заданном уровне.
Рис. 132в. Прибор для определения коэффициента расширения жидкостей.
Тепловое расширение жидкостей
В отношении жидкостей имеет смысл говорить лишь об объёмном расширении. У жидкостей оно значительно больше, чем у твёрдых тел. Как показывает опыт, зависимость объёма жидкости от температуры выражается такой же формулой, что и для твёрдых тел.
Если при 0°С жидкость занимает объём V0, то при температуре t её объём Vt будет:
Для измерения коэффициента расширения жидкости применяется стеклянный сосуд термометрической формы, объём которого известен (рис. 132в). Шарик с трубкой наполняют доверху жидкостью и нагревают весь прибор до определённой температуры; при этом часть жидкости выливается из сосуда. Затем сосуд с жидкостью охлаждают в тающем льду до 0°. При этом жидкость наполнит уже не весь сосуд, и незаполненный объём покажет, на сколько жидкость расширилась при нагревании. Зная коэффициент расширения стекла, можно довольно точно вычислить и коэффициент расширения жидкости.
Коэффициент расширения некоторых жидкостей:
Спирт. 0,00110 Вода (от 5 до 8°С). 0,00002
Керосин. 0,00100 Ртуть. 0,00018
Расширение воды при нагревании отличается от расширения других жидкостей. Если нагревать воду от 0°С, то можно заметить, что при нагревании до 4°С её объём не увеличивается, а уменьшается. При нагревании же выше 4°С объём воды увеличивается.
Наибольшую плотность, равную 1 
вода имеет при 4°С. Изменение плотности воды в зависимости от температуры изображено графически на рисунке 133.
Рис. 133. График изменения плотности воды в зависимости от температуры.
Особенностью расширения воды объясняется то, что вода в прудах и озёрах не промерзает зимой до дна. При охлаждении воды осенью верхние остывшие слои опускаются на дно, а на их место снизу поступают более тёплые слои. Такое перемещение слоёв происходит только до тех пор, пока вода не примет температуру 4°С. При дальнейшем охлаждении верхние слои не опускаются вниз, а, постепенно охлаждаясь, остаются наверху и, наконец, замерзают.
Услуги по физике:
Лекции по физике:
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔ 
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Коэффициент расширения
Оглавление
Коэффициент линейного расширения
Длину стержня, зависящую от температуры, можно рассчитать, решив это дифференциальное уравнение :
Л. ( Т ) знак равно Л. ( Т 0 ) ⋅ exp ( ∫ Т 0 Т α ( Т ) d Т ) <\ Displaystyle L (T) = L (T_ <0>) \ cdot \ exp \ left (\ int _ 
Для большинства приложений достаточно использовать следующее приближение, в котором экспоненциальная функция была аппроксимирована первыми двумя членами своего ряда Тейлора :
В случае анизотропных твердых тел коэффициент линейного расширения также зависит от направления. Это особенно важно при использовании табличных значений из литературы.
Примеры
Последний пример описывает, например, B. восемь боковых привинчиваемых солнечных модулей с алюминиевыми рамами и их приблизительная максимальная разница температур между летом (залитый солнцем алюминий) и зимой (температура воздуха ночью). Это видно из того факта, что тепловое расширение необходимо учитывать при конструкции элементов крепления и каркаса, например Б. гибкими или подвижными застежками.
Коэффициент расширения помещения
V ( Т ) знак равно V ( Т 0 ) ⋅ exp ( ∫ Т 0 Т γ ( Т ) d Т ) <\ Displaystyle V (T) = V (T_ <0>) \ cdot \ exp \ left (\ int _
Что касается коэффициента линейного расширения, то здесь линеаризацию можно использовать как приближение для небольших изменений температуры:
Если коэффициент расширения известен как функция температуры, плотность получается из:
Коэффициент теплового расширения может быть определен эмпирически путем измерений и действителен только для вещества и для диапазона температур, в котором или в котором проводились измерения.
Связь между коэффициентами линейного и пространственного расширения
Для изотропных твердых тел трехкратный коэффициент линейного расширения можно использовать для расчета объемного расширения:
Однако это относится только к небольшим перепадам температур. См. Следующие подразделы.
Вывод температурной (разностной) зависимости
Уравнение температурной (разностной) зависимости связи между двумя средними коэффициентами расширения, т. Е. Линейным и кубическим, испытания на расширение может быть получено из расширения куба:
Объем куба после расширения определяется выражением: V 2 <\ displaystyle V_ <2>>
После умножения кубического бинома получается:
Теперь, в уравнении определения коэффициента кубического расширения, разностный объем заменяется Δ V <\ displaystyle \ Delta
γ ¯ знак равно Δ V V 0 ⋅ Δ Т знак равно ( Δ л ) 3 + 3 ⋅ л 0 2 ⋅ Δ л + 3 ⋅ л 0 ⋅ ( Δ л ) 2 V 0 ⋅ Δ Т <\ displaystyle <\ bar <\ gamma>> = <\ frac <\ Delta .
γ ¯ знак равно ( Δ Т ⋅ л 0 ⋅ α ¯ ) 3 + 3 ⋅ л 0 2 ⋅ ( Δ Т ⋅ л 0 ⋅ α ¯ ) + 3 ⋅ л 0 ⋅ ( Δ Т ⋅ л 0 ⋅ α ¯ ) 2 л 0 3 ⋅ Δ Т <\ displaystyle <\ bar <\ gamma>> = <\ frac <(\ Delta.
Укорочение под и над линией дроби, а также сокращение в конечном итоге приводит к следующему уравнению, которое описывает зависимость двух коэффициентов расширения при попытке расширения с реальными (конечными) недифференциальными перепадами температур : л 0 3 <\ displaystyle Δ Т <\ displaystyle \ DeltaΔ Т <\ displaystyle \ Delta
γ ¯ знак равно ( Δ Т ) 2 ⋅ ( α ¯ ) 3 + 3 ⋅ Δ Т ⋅ ( α ¯ ) 2 + 3 ⋅ α ¯ <\ displaystyle <\ bar <\ gamma>> = (\ Delta.
Частный случай разницы температур при попытке расширения
При вводе в определение коэффициента расширения помещения получается:
Из-за предполагаемой изотропии каждый из трех членов в правой части равен коэффициенту линейного расширения, поэтому применяется следующее:
Для изотропных твердых тел трехкратный коэффициент линейного расширения можно использовать для расчета объемного расширения, когда разница температур невелика.
Определение по реальной разнице температуры, объема или плотности
На практике определить коэффициент расширения при небольших перепадах температур непросто. Используются большие различия. В противном случае вы быстро достигнете пределов технологии измерения / точности измерений.
Эти две основные уравнения расширения следует из определения уравнений для линейных расширения коэффициентов и объем коэффициентов разложения:
Следовательно, следующее применимо ко всем твердым телам и жидкостям, для которых нет аномалий плотности :
Как видите, средний коэффициент линейного расширения и средний коэффициент объемного расширения для конечных разностей температур можно (точно) преобразовать друг в друга, только если разность температур известна:
Если разница температур в эксперименте составляет ровно 1 К, указанные выше три уравнения значительно упрощаются.
Альтернативные уравнения определения реальных температурных перепадов
Каждый коэффициент плотности косвенно пропорционален объемному коэффициенту.
Числовые значения коэффициентов разложения
Твердые тела
Инвар сплав был специально разработан для достижения низкого коэффициента расширения. Из-за небольших отклонений в составе коэффициент расширения для этого вещества колеблется относительно сильно.
Чистые металлы (элементы)
| описание | α в 10 −6 K −1 |
|---|---|
| алюминий | 0 23,1 |
| Свинец | 0 28,9 |
| утюг | 0 11,8 |
| никель | 0 13.0 |
| золото | 0 14,2 |
| иридий | 0 0 7-е |
| медь | 0 16,5 |
| литий | 0 58 |
| магний | 0 24,8 |
| натрий | 0 0 7.1 |
| платина | 0 0 8,8 |
| серебро | 0 18,9 |
| Тантал | 0 0 6,6 |
| титан | 0 0 8,6 |
| цинк | 0 30,2 |
| банка | 0 22,0 |
В «Таблицах химии» (коллектив авторов Kaltofen, GDR, толстая версия), см. Рекомендованную литературу, указаны коэффициенты расширения для многих других металлов.
Неметаллы и полуметаллы (элементы)
| описание | α в 10 −6 K −1 |
|---|---|
| алмаз | 0 0 0 1.18 |
| Германий | 0 0 0 5,8 |
| графит | 0 0 0 От 1,9 до 2,9 |
| белый фосфор | 0 125 |
| ромбическая сера | 0 0 74 |
| кремний | 0 0 0 2,6 |
Металлические сплавы
Строительные материалы
| описание | α в 10 −6 K −1 |
|---|---|
| конкретный | 0 12-е |
| Дерево (дуб) | 0 0 8-е |
| Клинкер (обожженный кирпич) | 0 0 От 2,8 до 4,8 |
| Кирпич | 0 0 5 |
Пластмассы
| описание | α в 10 −6 K −1 |
|---|---|
| Мягкая резина | 0 0 17–28 |
| Твердой резины | 0 0 80 |
| Полиамид (PA) | 0 0 От 60 до 150 |
| Поликарбонат (ПК) | 0 0 От 60 до 70 |
| Полиэтилен (HD-PE) | 0 От 150 до 200 |
| Полипропилен (PP) | 0 От 100 до 200 |
| Полиоксиметилен (ПОМ) | 0 0 От 70 до 130 |
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 0 От 100 до 160 |
| Поливинилхлорид (жесткий ПВХ) | 0 0 От 70 до 100 |
| Полиметилметакрилат (ПММА, оргстекло ) | 0 0 От 75 до 80 |
Стекло и керамика
О других веществах, из которых изготавливаются керамические изделия (заготовки), см. «Соединения и химические вещества».
Химические соединения
Температурная зависимость для твердых тел
При строительстве химических заводов часто используются средние коэффициенты расширения для рассматриваемого диапазона температур, в котором завод должен работать. Однако численные значения коэффициентов расширения при повышенных температурах трудно найти в научно-популярной литературе. Однако Дитцель приводит средние коэффициенты расширения для некоторых материалов контейнеров для двух диапазонов температур (от 0 до 100 ° C и от 0 до 200 ° C), цитата (таблица):
| описание | α в 10 −6 K −1 | |
|---|---|---|
| От 0 до 100 ° C | От 0 до 200 ° C | |
| Алюминий (чистый) | 0 23,9 | 0 24,6 |
| серый чугун | 0 10,4 | 0 11.1 |
| техническое стекло | 0 0 6.0 | 0 0 6.5 |
| Латунь | 0 18,3 | 0 19,3 |
| Сталь (до 0,5% С) | 0 11.0 | 0 12.0 |
жидкости
Для жидкостей можно указать коэффициент расширения помещения. Они расширяются изотропно, т.е. одинаково во всех направлениях. Их форма определяется сосудом, в котором они находятся, поэтому определять для них коэффициент линейного расширения не рекомендуется, хотя формально его можно рассчитать.
Жидкости обычно имеют значительно более высокий коэффициент расширения, чем твердые тела. Вот почему они часто даются в тысячных долях на Кельвин вместо миллионных долей на Кельвин для твердых веществ. Соответствующие единицы выбраны в таблицах этого раздела.
Неорганические жидкости, элементы и жидкие металлы / металлические сплавы
| описание | γ в 10 −3 K −1 |
|---|---|
| бром | 0 1.11 или 1.13 |
| Галинстан (жидкость для эвтектических термометров) | 0 0,126 |
| NaK (эвтектический сплав) | 0 0,16 |
| Меркурий | 0 0,1811 |
| Азотная кислота (100%) | 0 1,24 |
| соляная кислота | 0 0,30 |
| Сероуглерод | 0 1.18 |
| Серная кислота (около 99%) | 0 0,57 |
| Вода при 0 ° C | -0,068 |
| Температура воды около 20 ° C | 0 0,2064 |
| Вода при 100 ° C | 0 0,782 |
Органические жидкости
| описание | γ в 10 −3 K −1 | химическая группа |
|---|---|---|
| Бензин (при 0 ° C) | 0 1.0 | Парафины |
| н-гептан | 0 1.09 | Парафины |
| Топочный мазут / дизельное топливо | 0 0,96 | Парафины |
| н-гексан | 0 1,35 | Парафины |
| Минеральное масло, гидравлическое масло | 0 0,7 | Парафины |
| Парафиновое масло | 0 0,764 | Парафины |
| н-пентан | 0 1.6 | Парафины |
| нефть | 0 0,9 к 1 | Парафины |
| Смазочное масло | 0 От 0,6 до 0,7 | Парафины |
γ Настоящий газ ( Т Раздел. ) ∼ 1 Т Раздел. <\ displaystyle \ gamma _ <\ text
а к идеальному газу применимо следующее:
γ Идеальный газ ( Т Раздел. ) знак равно 1 Т Раздел. <\ displaystyle \ gamma _ <\ text <идеальный газ>> ^ <(T _ <\ text
Таким образом, коэффициент расширения идеального газа при 0 ° C (эталонная температура) равен:
Для идеального газа (при низком давлении) согласно уравнению идеального газа для изобарного (теплового) расширения:
Температуры должны использоваться как абсолютные температуры в [Кельвинах]. Для температур, которые различаются на фиксированную разницу температур, например на 1 К, объемное отношение стремится к значению 1. При более высоких температурах коэффициент расширения, следовательно, стремится к нулю. Так что для идеальных газов он уменьшается с повышением температуры.
Сравнение изобарных (дифференциальных) коэффициентов расширения воды и водяного пара
| Температура в ° C | Давление пара в МПа | γ вода ( Т ) <\ displaystyle \ gamma _ <\ text <Вода>> ^ <(T)>> в K −1 | γ Готовить на пару ( Т ) <\ displaystyle \ gamma _ <\ text <Водяной пар>> ^ <(T)>> (Насыщенный пар) в K −1 | Подсказки |
|---|---|---|---|---|
| 0 0 0,01 | 0 0,0006112 | -0,0000855 | 0,003669 | Аномалия плотности до 4 ° C |
| 0 10 | 0 0,0012271 | 0 0,0000821 | 0,003544 | |
| 0 20-е | 0 0,0023368 | 0 0,0002066 | 0,003431 | |
| 0 30-е | 0 0,0042417 | 0 0,0003056 | 0,003327 | |
| 0 40 | 0 0,0073749 | 0 0,0003890 | 0,003233 | |
| 0 50 | 0 0,012335 | 0 0,0004624 | 0,003150 | |
| 0 60 | 0 0,019919 | 0 0,0005288 | 0,003076 | |
| 0 70 | 0 0,031161 | 0 0,0005900 | 0,003012 | |
| 0 80 | 0 0,047359 | 0 0,0006473 | 0,002958 | |
| 0 90 | 0 0,070108 | 0 0,0007019 | 0,002915 | |
| 100 | 0 0,101325 | 0 0,0007547 | 0,002882 | |
| 150 | 0 0,47597 | 0 0,001024 | 0,002897 | |
| 200 | 0 1,5551 | 0 0,001372 | 0,003291 | |
| 250 | 0 3,9776 | 0 0,001955 | 0,004321 | |
| 300 | 0 8,5917 | 0 0,003293 | 0,007117 | |
| 350 | 16 537 | 0 0,01039 | 0,02175 | |
| 360 | 18,674 | 0 0,01928 | 0,03899 | |
| 370 | 21,053 | 0 0,09818 | 0,1709 | |
| 374,15 ( критическая температура ) | 22,12 (критическое давление) | > 0,1709 (оригинальные литературные названия «∞», * ) | критическая точка | |
Незадолго до достижения критической точки коэффициенты расширения воды и водяного пара резко возрастают. В критической точке жидкость и пар становятся одним / идентичными. Следовательно, есть только один коэффициент расширения. Однако по сравнению с 370 ° C его значение должно быть выше, поскольку объем снова непропорционально увеличился.
Коэффициенты расширения водных растворов в зависимости от концентрации
При постоянной температуре водные растворы показывают коэффициент расширения, который обычно увеличивается с концентрацией растворенного вещества.
Расчет среднего коэффициента расширения помещения на основе значений плотности или удельных объемов
Таким образом, средний коэффициент расширения помещения между выбранными температурами:
В качестве альтернативы также могут использоваться значения удельных массовых объемов или молярных объемов:
Числовые значения жидкостей при атмосферном давлении
При температуре около 4 ° C максимальная плотность воды составляет 0,999975 г / см³ ( аномалия плотности ), а коэффициент объемного расширения здесь равен нулю.
Например, при повышении температуры от 0 до 20 ° C расчетные значения показывают увеличение объема на + 0,164% для воды и + 0,365% для ртути. С 20 до 100 ° C объем увеличивается на + 4,16% для воды и + 1,46% для ртути.
Как видите, коэффициент объемного расширения жидкостей почти всегда увеличивается только с повышением температуры, если только вещество не имеет аномалию плотности в узком температурном диапазоне, как в случае с водой между 0 и 4 ° C.
Числовые значения кипящих жидкостей при соответствующем давлении пара (не изобарические)
Числовые значения кипящих жидких газов при соответствующем давлении пара (не изобарическом)
Числовые значения жидкого металла
Числовые значения газов (изобарические)
Примечание. Степень 100% насыщения влажного воздуха остается постоянной при нагревании, например, если воздух находится в газовой бюретке над затворной жидкой водой при повышении температуры.
Числовые значения перегретого водяного пара (изобарические)
Резюме
В сверхкритическом состоянии нет ни жидкости, ни пара. Следовательно, коэффициенты расширения жидкости и пара должны приблизиться друг к другу до достижения критической точки, чтобы в конце концов стать идентичными в критической точке.
Внезапные изменения плотности / коэффициента расширения твердых тел и жидкостей указывают на изменение молекулярной или кристаллической структуры при соответствующих условиях давления и температуры.
Влияние коэффициента расширения на степень заполнения емкости при изменении температуры
φ знак равно V Ф. V Б. <\ displaystyle \ varphi = <\ frac .