Каждый день мы сталкиваемся с тепловым расширением, даже не замечая этого явления.
Тепловое расширение — это увеличение размеров тела при нагревании и уменьшение при охлаждении.
Законы физики объясняют этот процесс, а реальные примеры помогают лучше понять, почему он важен.
Линейное расширение твёрдых тел
Рассмотрим линейное расширение — изменение длины тела при изменении температуры.
Формула, которую используют инженеры:
ΔL = α · L₀ · ΔT
где:
- ΔL, увеличение длины, м;
- α — коэффициент линейного расширения, 1/°C;
- L₀ — первоначальная длина, м;
- ΔT — изменение температуры, °C.
Пример из жизни: рельсы
Длина одного рельса равна 12,5 м.
Летом температура может подняться на 40 °C.
Для стали α ≈ 1,2·10⁻⁵ 1/°C, тогда:
ΔL = 1,2·10⁻⁵ · 12,5 м · 40 °C = 0,006 м = 6 мм.
Если не оставить зазор между стыками, рельсы «погнутся» и могут разбить путь.
Именно поэтому строители оставляют тепловые швы.
Объёмное расширение жидкостей и газов
Жидкости и газы расширяются сильнее твёрдых тел, поэтому используеться объёмный коэффициент расширения β.
Пример из жизни: термометр ртутный
В стеклянной трубке находится ртуть.
При нагревании ртуть расширяется и поднимается по шкале, показывая температуру.
Небольшое изменение температуры приводит к заметному росту уровня жидкости — это позволяет точно измерять температуру.
Пример из жизни: воздушный шарик на солнце
Воздух внутри шарика нагревается, молекулы двигаются быстрее и занимают больше места.
Шарик надувается и может лопнуть в жаркий день, если его перекачали.
Практические советы ученику
- Помните единицы измерения: α — 1/°C, β — 1/°C.
- Всегда проверяйте, что: ΔT = Tконечная — Tначальная.
- Если задача про рельсы или мосты, скорее всего, нужна формула линейного расширения.
- Если задача про жидкость в сосуде, применяйте объёмное расширение.
Контакты для обращений
Если остались вопросы по теме «Тепловое расширение»:
- Учебно-методический кабинет физики МО: +7 (495) -23-45-67, phys@edu.ru
- Онлайн-школа «Физика 11»: phys11.ru/thermal
- Помощь в решении задач: Telegram-канал «Физика 11 класс» — t.me/physics11_ege