Physik

Lineare Ausdehnung


Bei Gasen ist eine der Auswirkungen von Temperaturschwankungen die Änderung der Abmessungen in festen und flüssigen Körpern. Diese Variante nennen wir Wärmeausdehnung.

Sie gilt nur für Festkörper und besteht aus beträchtlichen Variationen von nur einer Dimension. B. in Stangen, Kabeln und Drähten.

Wenn wir einen homogenen Stab betrachten, zum Beispiel der Länge bei einer anfänglichen Temperatur . Wenn diese Temperatur auf a erhöht wird (>) wird festgestellt, dass dieser Balken eine Länge von (>).

Daraus kann geschlossen werden, dass die Längenausdehnung proportional zur Temperaturschwankung und zur Anfangslänge erfolgt. . Bei der Analyse von Stäben gleicher Abmessungen, die jedoch aus einem anderen Material bestehen, wäre ihre Längenänderung unterschiedlich, da bei der Dilatation auch die Eigenschaften des Materials berücksichtigt werden, mit dem das Objekt hergestellt wird. Dies ist die Proportionalitätskonstante des Ausdrucks. genannt linearer Ausdehnungskoeffizient (α).

So können wir ausdrücken:

Die Einheit für α ist die Umkehrung der Temperatureinheit als: .

Einige übliche Werte für lineare Ausdehnungskoeffizienten:

Substanz
Blei
Zink
Aluminium
Silber
Kupfer
Gold
Eisen
Platin
Glas (gewöhnlich)
Wolfram
Pyrexglas

Bimetallklinge

Eine der im Alltag am häufigsten verwendeten linearen Dilatationsanwendungen ist der Bau von Bimetallschaufeln, die aus zwei Platten aus unterschiedlichen Materialien und damit unterschiedlichen geschweißten linearen Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Beim Erhitzen verlängern sich die Platten ungleichmäßig, wodurch sich die geschweißte Klinge verbiegt.

Bimetallklingen sind hauptsächlich in elektrischen und elektronischen Geräten zu finden, da sich Leiter durch elektrischen Strom erwärmen. Diese können nicht wärmer sein als sie gebaut wurden, um zu widerstehen.

Wenn die Klinge gebogen wird, hat dies den Zweck, den elektrischen Strom zu unterbrechen, und nach einer Ruhezeit nimmt die Leitertemperatur ab, wodurch die Klinge in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt und der Stromdurchgang wiederhergestellt wird.

Grafische Darstellung

Wir können die lineare Ausdehnung eines Körpers durch ein Diagramm seiner Länge ausdrücken. (L) abhängig von der Temperatur (θ)wie folgt:

Das Diagramm muss ein gerades Liniensegment sein, das nicht durch den Ursprung verläuft, da die Anfangslänge nicht Null ist.

Betrachtet man einen Winkel φ als die Steigung der Linie in Bezug auf die horizontale Achse. Wir können es in Beziehung setzen zu:

Ja



Video: Wärmeausdehnung - thermische Ausdehnung berechnen. Physik. Wärmelehre. Lehrerschmidt (September 2021).