Back to the topics list

issiqlik kengayishi

Deyarli barcha moddalar (qattiq, suyuqlik va gazlar) qizdirilganda kengayadi va soviganida qisqaradi. Moddaning qizdirilganda kengayishi shu moddaning termal kengayishi deyiladi. Kengayishning uch turi mavjud: chiziqli (uzunlikning o'sishi), yuzaki (hududning ko'payishi) va kubik kengayish (hajmning oshishi). Qattiq jismlar ma'lum bir shaklga ega, shuning uchun qattiq jism qizdirilganda u barcha yo'nalishlarda kengayadi, ya'ni qizdirilganda uzunligi, maydoni va hajmi ortadi. Suyuqlik va gazlar faqat kubik kengayishini ko'rsatadi. Isitish paytida suyuqliklar qattiq moddalarga qaraganda ko'proq, gazlar esa suyuqliklarga qaraganda ancha kengayadi. Ushbu darsda siz quyidagilarni o'rganasiz:

• Qattiq jismlarda termal kengayish
• Suyuqliklarda termal kengayish
• Gazlarda termal kengayish
• Harorat bilan zichlikning o'zgarishi

Qattiq jismlarda termal kengayish

Qattiq jismni qizdirganda qattiq jism molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasi ortadi. Ular katta amplituda bilan o'zlarining o'rtacha pozitsiyalarida tebranishni boshlaydilar. Natijada ularning o'rtacha pozitsiyasi shunday o'zgaradiki, molekulalar orasidagi molekulalararo ajralish kuchayadi, shuning uchun qattiq barcha yo'nalishlarda kengayadi.

Tajriba: metall shar va uzukni oling.
i) Quyidagi rasmda ko'rsatilgandek metall shar va halqani joylashtiring (a-rasm). Ikkalasi ham xona haroratida bo'lganda, metall to'p halqadan sirg'alib o'tishi kerak.
ii) Endi metall sharni o'choqqa qizdiring (b-rasm)
iii) Uzukni yana qo'ying va to'pni halqadan o'tkazishga harakat qiling. To'p tiqilib qolganini sezasiz.

Sababi: qizdirilganda to'p kengayadi va diametri kattaroq bo'ladi.
Endi to'pni sovutishga ruxsat bering va yana to'pni halqadan o'tkazishga harakat qiling, siz to'pning halqadan o'tishini sezasiz. Buning sababi shundaki, sovutish paytida to'p qisqaradi.

Chiziqli kengayish
Isitish natijasida jismning uzunligi oshganida, kengayish chiziqli kengayish deb ataladi. Keling, metall novda chiziqli kengayishini ko'rib chiqaylik. Isitish paytida metall novda uzunligining oshishi quyidagi uchta omilga bog'liq:

1. Tayoqning asl uzunligi: Agar biz bir xil metalldan ikkita novda - biri qisqa, ikkinchisi uzun, haroratning bir xil ko'tarilishiga qizdirsak, biz uzun novda qisqa tayoqqa qaraganda ko'proq kengayganini topamiz. Shunday qilib, novda qanchalik uzun bo'lsa, uning uzunligi oshadi.
2. Haroratning oshishi: ikkita bir xil novda (bir xil metall va uzunlikdagi) qizdirilganda, biri ko'proq haroratga, ikkinchisi esa kamroq haroratga, biz ko'proq haroratga qizdirilgan novda kamroq haroratga qizdirilgan novdaga qaraganda ko'proq kengayishini aniqlaymiz. .
3. Material: Agar biz bir xil uzunlikdagi ikkita tayoqchani bir xil haroratga qizdirsak, biz mis novda temir tayoqqa qaraganda ko'proq kengayishini topamiz.

Eslatma: Isitish paytida novda uzunligining oshishi uning ichi bo'sh yoki qattiqligiga bog'liq emas

Qattiq jismlarning yuzaki kengayishi
Metall plastinka qizdirilganda uning uzunligi ham, kengligi ham ortadi. Bu plitaning maydonini oshiradi. Plitaning maydonini ko'paytirish quyidagilarga bog'liq:

1. Plitaning boshlang'ich maydoni: Plitaning boshlang'ich maydoni qanchalik katta bo'lsa, isitish bo'yicha uning maydoni shunchalik ko'p bo'ladi.
2. Haroratning ko'tarilishi : Haroratning ko'tarilishi qanchalik ko'p bo'lsa, plastinka maydoni ko'proq bo'ladi.
3. Plitaning materiali: Guruch plastinkasi haroratning bir xil ko'tarilishi uchun bir xil o'lchamdagi temir plastinkadan ko'proq kengayadi.

Qattiq jismlarning kubik kengayishi
Qattiq qizdirilganda uning uzunligi, kengligi va qalinligi ortadi, shuning uchun hajm ortadi. Tajribada qattiq jism hajmining ortishi quyidagilarga bog'liqligi kuzatildi.

1. Qattiq jismning dastlabki hajmi
2. Haroratning ko'tarilishi
3. Qattiq modda.

Ayrim qattiq jismlarning chiziqli kengayish koeffitsienti

Kundalik hayotda qattiq moddalarning termal kengayishi
1. Temir yo'l izlari: Temir yo'llarning relslari po'latdan yasalgan. Yog'och yoki beton zavodlarga temir yo'llarni yotqizayotganda, quyidagi rasmda ko'rsatilgandek, relslarning ketma-ket uzunligi o'rtasida kichik bo'shliq qoldiriladi. Sababi, yozda atmosfera haroratining ko'tarilishi tufayli har bir rels o'z uzunligini oshirishga intiladi, shuning uchun ikkita rels o'rtasida bo'shliq qoladi, aks holda rels yon tomonga buriladi.

2. Elektr kabellari va telefon simlari: Elektr uzatish liniyasidagi elektr kabeli va ikki qutb orasidagi telefon simlari qisqarishi sababli qishda uzilishi va yozda kengayishi tufayli osilishi mumkin. Shuning uchun, simni ikkita qutb orasiga o'rnatishda yozda ular qisqarishi tufayli qishda uzilib qolmasligi uchun ular biroz bo'shashmasligiga e'tibor berish kerak. Va qishda ularni yotqizayotganda, ular kengayish tufayli yozda juda ko'p cho'kib ketmasligi uchun taytlar saqlanadi.

3. Oshxonada ishlatiladigan shisha idishlar: Oshxonada ishlatiladigan shisha idishlar odatda pyrex shishasidan tayyorlanadi. Buning sababi shundaki, pyrex shishasi kubik kengayish koeffitsienti juda past, shuning uchun isitishdagi shisha idishlar kengaymaydi va yorilib ketadi.

Suyuqliklarda termal kengayish

Qattiq moddalar singari, suyuqliklar ham odatda qizdirilganda kengayadi. Suyuqliklar qizdirilganda qattiq moddalarga qaraganda ancha kengayadi. Suyuqlik aniq shaklga ega emas, balki ma'lum hajmga ega bo'lgani uchun suyuqliklar faqat kubik kengayish xususiyatiga ega.
Istisno: 0 ^o C dan 4 ^o C gacha qizdirilganda suv qisqaradi, keyin esa 4 ^o C dan yuqori qizdirilganda u kengayadi. Bunga suvning anomal harakati deyiladi.
Tajriba: Kavanozni oling, uch-to'rtdan bir qismini suv bilan to'ldiring va idishni yoping. Uni olovda saqlang. Siz suvning ko'proq isishi bilan idishdagi suv darajasi ko'tarilishini sezasiz.

Eslatma: Idishdagi suyuqlik qizdirilganda, avval idish qiziydi va shuning uchun u kengayadi, buning natijasida suyuqlik darajasi pasayadi. Keyin issiqlik suyuqlikka yetganda u kengayadi, shuning uchun suyuqlik darajasi ko'tariladi. Shunday qilib, suyuqlikning haqiqiy kengayishi kuzatilgan kengayishdan ko'proqdir.

Suyuqlikning kubik kengayishiga ta'sir qiluvchi omillar
Suyuqlikning kubik kengayishi quyidagi uchta omilga bog'liq:

• Suyuqlikning asl hajmi: Qabul qilingan suyuqlik hajmi qanchalik katta bo'lsa, qizdirilganda uning hajmi shunchalik ko'p bo'ladi.
• Haroratning ko'tarilishi: suyuqlikning harorati qancha ko'p bo'lsa, uning hajmi shunchalik ko'p bo'ladi.
• Suyuqlikning tabiati: Hajmi teng bo'lgan turli xil suyuqliklar bir xil haroratgacha qizdirilganda ularning hajmi har xil o'sadi.

Agar V ₀ suyuqlikning 0 ^o C dagi hajmi va V _t suyuqlikning t ^o C dagi hajmi bo lsa, u holda suyuqlik hajmining ortishi quyidagicha ifodalanadi.
V _t - V _o = V ₀ g t
Bu erda g - suyuqlikning kubik kengayish koeffitsienti .

Ayrim suyuqliklarning kubik kengayish koeffitsienti

Kundalik hayotda suyuqliklarning termal kengayishini qo'llash
Suyuqlikning termal kengayishi simob termometrining ishlashida qo'llaniladi. Simob termometri bir uchi yopiq kapillyar naychadan va ikkinchi uchida silindrsimon lampochkadan iborat. Lampochka simob bilan to'ldirilgan. Merkuriy yaltiroq suyuqlikdir, shuning uchun uning darajasini kapillyar naychada osongina ko'rish mumkin. Termometrning lampochkasi issiq jismga tegib tursa, simob kengayadi. Kapillyar naychada simob darajasi ko'tariladi. Haroratni o'qish uchun trubka graduslanadi. Haroratning har bir daraja Selsiy ko'tarilishi uchun simob bir xil hajmda kengayadi, shuning uchun termometrni kalibrlash osonroq bo'ladi.

Gazlarda termal kengayish

Gazlar qizdirilganda ham kengayadi. Gazlar suyuqlik va qattiq moddalarga qaraganda ancha kengayadi. Suyuqliklar singari, gazlar ham aniq shaklga ega emas, shuning uchun ular ham faqat kubik kengayishiga ega. Biroq, belgilangan hajmdagi gazlar kengaymaydi - shuning uchun haroratning oshishi bosimning oshishiga olib keladi.

Tajriba: bo'sh shishani oling. Uning bo'yniga kauchuk balon qo'shing. Dastlab, balon o'chiriladi. Shishani qaynoq suv bo'lgan suv hammomiga joylashtiring. Biroz vaqt o'tgach, siz quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, sharning shishganini sezasiz. Bu shuni ko'rsatadiki, isitish vaqtida shisha ichiga o'ralgan havo kengayadi va balonni to'ldiradi, shuning uchun balon shishiradi.

Gazlarning termal kengayishini kundalik hayotda qo'llash
Issiq havo shari: Issiq havo sharlari gaz va qattiq jism o'rtasidagi termal kengayish farqi printsipi asosida ishlaydi. Balon sumkasi ichidagi issiq havo idishga qaraganda tezroq kattalashganligi sababli, u sumkani kengaytiradi va sumkadan tashqaridagi sovuqroq (og'irroq) havoni siqib chiqaradi. Xalta ichidagi va tashqarisidagi havo zichligi o'rtasidagi farq balonning ko'tarilishiga olib keladi. Xalta ichidagi havoni sovutish sharning tushishiga olib keladi.

Harorat bilan zichlikning o'zgarishi

Moddani qizdirganda, uning massasi bir xil bo'lgan holda uning hajmi ortadi, shuning uchun moddaning zichligi (massaning uning hajmiga nisbati) harorat oshishi bilan kamayadi. Qattiq jismlarda zichlikning pasayishi sezilmaydi, lekin suyuqlik va gazlarda, harorat oshishi bilan hajm sezilarli darajada oshadi va shuning uchun zichlikning pasayishi sezilarli darajada sezilarli bo'ladi.