Бараг бүх бодис (хатуу, шингэн, хий) халаахад өргөжиж, хөргөхөд агшиж байдаг. Бодис халах үед тэлэхийг тухайн бодисын дулааны тэлэлт гэнэ. Гурван төрлийн тэлэлт байдаг: шугаман (уртын өсөлт), өнгөц (талбайн өсөлт), куб хэлбэрийн тэлэлт (эзэлхүүний өсөлт). Хатуу биет нь тодорхой хэлбэртэй байдаг тул хатуу биеийг халаахад бүх чиглэлд тэлдэг, өөрөөр хэлбэл урт, талбай, эзэлхүүн нь халах үед нэмэгддэг. Шингэн ба хий нь зөвхөн куб тэлэлтийг харуулдаг. Халаахад шингэн нь хатуу биетээс илүү, хий нь шингэнээс хамаагүй их өргөжиж байна. Энэ хичээлээр та дараахь зүйлийг сурах болно.
Хатуу бодисыг халаахад хатуу молекулуудын дундаж кинетик энерги нэмэгддэг. Тэд дундаж байрлалынхаа талаар их далайцтай чичирч эхэлдэг. Үүний үр дүнд тэдгээрийн дундаж байрлал өөрчлөгдөж, молекулуудын хоорондох молекул хоорондын тусгаарлалт нэмэгдэж, улмаар хатуу бие нь бүх чиглэлд өргөсдөг.
Туршилт: Металл бөмбөг, бөгж ав.
i) Доорх зурагт үзүүлсэн шиг металл бөмбөлөг ба бөгжийг байрлуул (зураг a). Металл бөмбөг хоёулаа өрөөний температурт байх үед цагираг дундуур гулсах ёстой.
ii) Одоо металл бөмбөгийг шатаагч дээр халаана (зураг b)
iii) Бөгжийг дахин байрлуулж, бөмбөгийг цагирагаар дамжуулж үзээрэй. Бөмбөг гацаж байгааг та анзаарах болно.
Шалтгаан: Халаахад бөмбөг томорч, диаметр нь томордог.
Одоо бөмбөгийг хөргөөд бөмбөгийг цагирагаар дамжуулж үзээрэй, бөмбөг одоо цагираг дамжин өнгөрч байгааг анзаарах болно. Учир нь хөргөх үед бөмбөг агшиж байдаг.
Шугаман тэлэлт
Халалтын улмаас биеийн урт нэмэгдэх бүрийг тэлэлтийг шугаман тэлэлт гэж нэрлэдэг. Металл саваа дахь шугаман тэлэлтийг авч үзье. Халаахад металл бариулын урт нэмэгдэх нь дараах гурван хүчин зүйлээс хамаарна.
Тайлбар: Халаахад савааны уртын өсөлт нь түүний хөндий эсвэл цул эсэхээс хамаардаггүй
Хатуу бодисын өнгөц тэлэлт
Металл хавтанг халаахад түүний урт ба өргөн хоёулаа нэмэгддэг. Энэ нь хавтангийн талбайг нэмэгдүүлдэг. Хавтангийн талбайн өсөлт нь дараахь зүйлээс хамаарна.
Хатуу бодисын куб тэлэлт
Хатуу бодисыг халаахад түүний урт, өргөн, зузаан нь бүгд нэмэгддэг тул эзлэхүүн нэмэгддэг. Хатуу бодисын эзэлхүүний өсөлт нь дараахь зүйлээс хамаардаг болохыг туршилтаар ажиглав.
| Хэрэв L 0 нь савааны урт 0 o C ба t o C дахь урт нь L t бол уртын өсөлтийг L t - L 0 = L 0 α t гэж тодорхойлно. α нь бариулын материалаас хамаарах шугаман тэлэлтийн коэффициент юм . Түүний нэгж нь o C байна |
| Хэрэв A 0 нь 0 o C дахь хавтангийн талбай ба t o C дахь талбай нь A t бол талбайн өсөлтийг A t - A 0 = A 0 β t гэж тодорхойлно. β нь янз бүрийн хатуу биетүүдийн хувьд ялгаатай өнгөц тэлэлтийн коэффициент юм . |
| Хэрэв V 0 нь 0 o C дахь хатуу биетийн эзэлхүүн ба t o C дахь талбай нь V t бол эзлэхүүний өсөлтийг V t - V 0 = V 0 γ t гэж тодорхойлно. γ нь янз бүрийн материалын хувьд өөр өөр байдаг куб тэлэлтийн коэффициент юм . |
α, β ба γ хоорондын хамаарал: α : β : γ = 1 : 2 : 3 |
Зарим хатуу биетүүдийн шугаман тэлэлтийн коэффициент
| Бодис | Шугаман тэлэлтийн коэффициент ( o C тутамд x 10 -6 ) |
| Хөнгөн цагаан | 24 |
| Гуулин | 19 |
| Зэс | 17 |
| Төмөр | 12 |
| Инвар | 0.9 |
Өдөр тутмын амьдралд хатуу бодисын дулааны тэлэлт
1. Төмөр замын төмөр зам: Төмөр замын төмөр зам нь гангаар хийгдсэн байдаг. Модон эсвэл бетонон үйлдвэр дээр төмөр зам тавихдаа доорх зурагт үзүүлсэн шиг дараалсан уртын хооронд бага зэрэг зай үлдээдэг. Шалтгаан нь зуны улиралд агаар мандлын температурын өсөлтөөс шалтгаалж төмөр зам тус бүрийн урт нь уртасдаг тул хоёр төмөр замын хооронд зай үлддэг, эс тэгвээс төмөр зам хажуу тийшээ бөхийх болно.
2. Цахилгаан кабель ба утасны утас: Цахилгаан дамжуулах шугамын цахилгаан кабель болон хоёр шонгийн хоорондох утасны утас өвлийн улиралд агшилтаас болж тасарч, зуны улиралд тэлэлтээс болж унжиж болно. Тиймээс хоёр шонгийн хооронд утсыг тавихдаа өвлийн улиралд таталтаас болж тасрахгүйн тулд зуны улиралд бага зэрэг сул байлгахыг анхаарна. Мөн өвлийн улиралд тавихдаа зун нь тэлэлтээс болж хэт унжрахгүйн тулд трико өмсдөг.
3. Гал тогоонд хэрэглэдэг шилэн эдлэл : Гал тогоонд хэрэглэдэг шилэн савыг ерөнхийдөө пирекс шилээр хийдэг. Учир нь пирекс шил нь куб тэлэлтийн коэффициент маш бага тул халаалтанд байгаа шилэн аяга нь тэлэхгүй, хагардаг.
Хатуу бодисын нэгэн адил шингэн нь ихэвчлэн халаахад өргөсдөг. Шингэн нь халах үед хатуу бодисоос хамаагүй илүү өргөсдөг. Шингэн нь тодорхой хэлбэртэй биш, харин тодорхой эзэлхүүнтэй байдаг тул шингэн нь зөвхөн куб тэлэлттэй байдаг.
Үл хамаарах зүйл: 0 хэмээс 4 хэм хүртэл халаахад ус агшиж, дараа нь 4 хэмээс дээш халах үед ус өргөсдөг . Үүнийг усны хэвийн бус байдал гэж нэрлэдэг.
Туршилт: Савыг аваад дөрөвний гурвыг нь усаар дүүргээд савыг хаа. Үүнийг гал дээр байлга. Ус улам бүр халах тусам савны усны түвшин нэмэгдэж байгааг та анзаарах болно.
Анхаарна уу: Саванд байгаа шингэнийг халаахад эхлээд сав халах бөгөөд ингэснээр шингэний түвшин буурдаг. Дараа нь дулаан нь шингэнд хүрэхэд энэ нь өргөжиж, шингэний түвшин нэмэгдэх болно. Тиймээс шингэний бодит тэлэлт нь ажиглагдсан тэлэлтээс илүү юм.
Шингэний куб тэлэлтэд нөлөөлөх хүчин зүйлүүд
Шингэний куб тэлэлт нь дараах гурван хүчин зүйлээс хамаарна.
Хэрэв V 0 нь 0 o C дахь шингэний эзэлхүүн ба V t t o C дахь шингэний эзэлхүүн бол шингэний эзэлхүүний өсөлтийг дараах байдлаар илэрхийлнэ.
V t - V o = V 0 γ t
Энд γ нь шингэний куб тэлэлтийн коэффициент юм .
Зарим шингэний куб тэлэлтийн коэффициент
| Шингэн | Куб тэлэлтийн коэффициент γ ( x 10 -4 o C) |
| Мөнгөн ус | 1.8 |
| Ус (15 хэмээс дээш) | 3.7 |
| Парафины тос | 9.0 |
| Согтууруулах ундаа | 11.0 |
Өдөр тутмын амьдралд шингэний дулааны тэлэлтийн хэрэглээ
Шингэний дулааны тэлэлт нь мөнгөн усны термометрийг ажиллуулахад ашиглагддаг. Мөнгөн усны термометр нь нэг төгсгөл нь хаалттай капилляр хоолой, нөгөө төгсгөл нь цилиндр хэлбэртэй чийдэнгээс бүрдэнэ. Булцуу нь мөнгөн усаар дүүрсэн байна. Мөнгөн ус нь гялалзсан шингэн тул түүний түвшинг хялгасан хоолойноос амархан харж болно. Термометрийн чийдэнг халуун биетэй холбоо барих үед мөнгөн ус өргөсдөг. Капилляр хоолойд мөнгөн усны түвшин нэмэгддэг. Температурыг уншихын тулд хоолойг төгссөн байна. Цельсийн хэмийн өсөлт бүрт мөнгөн ус ижил хэмжээгээр өргөсдөг тул термометрийн шалгалт тохируулга хийхэд хялбар болно.
Мөн хий нь халах үед өргөсдөг. Хий нь шингэн ба хатуу биетээс хамаагүй илүү өргөсдөг. Шингэнтэй адил хий нь тодорхой хэлбэртэй байдаггүй тул зөвхөн куб тэлэлттэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тогтмол эзэлхүүнд агуулагдах хий нь тэлэх боломжгүй тул температурын өсөлт нь даралтыг нэмэгдүүлдэг.
Туршилт: Хоосон лонх ав. Хүзүүнд нь резинэн бөмбөлөг хавсаргана. Эхний ээлжинд бөмбөлгийг унтраадаг. Савыг буцалсан ус агуулсан усан ваннд хийнэ. Хэсэг хугацааны дараа та доорх зурагт үзүүлсэн шиг бөмбөлөг хөөрч байгааг анзаарах болно. Энэ нь халаахад лонхонд хаалттай агаар өргөжиж, бөмбөлгийг дүүргэж, бөмбөлөг хөөрдөг болохыг харуулж байна.
Өдөр тутмын амьдралд хийн дулааны тэлэлтийн хэрэглээ
Халуун агаарын бөмбөлөг: Халуун агаарын бөмбөлөг нь хий болон хатуу биетийн дулааны тэлэлтийн зөрүүгийн зарчмаар ажилладаг. Бөмбөлөгний уутны доторх халуун агаар нь савнаас хурдан хэмжээгээр нэмэгддэг тул уутыг сунгаж, уутны гаднах хүйтэн (хүнд) агаарыг гадагшлуулдаг. Уутны доторх болон гаднах агаарын нягтын ялгаа нь бөмбөлөг хөөрөхөд хүргэдэг. Уутны доторх агаарыг хөргөх нь бөмбөлгийг доошлуулахад хүргэдэг.
Бодисыг халаахад түүний эзэлхүүн нэмэгдэж, масс нь ижил хэвээр байх тул температур нэмэгдэх тусам бодисын нягт (массын эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа) буурдаг. Хатуу бодисын хувьд нягтын бууралт нь мэдэгдэхүйц биш харин шингэн ба хийн хувьд температур нэмэгдэхийн хэрээр эзлэхүүн мэдэгдэхүйц хэмжээгээр нэмэгддэг тул нягтрал буурах нь мэдэгдэхүйц юм.
