НОВОСТИ / РОССИЯСвойства тел порой зависят от температуры: раскаленный металл становится пластичным, охлажденная резина — хрупкой. От перепадов температур могут меняться и размеры предметов: Эйфелева башня в солнечные дни «растет» на пару миллиметров и наклоняется, а провода линий электропередач летом провисают сильнее, чем зимой. Почему при нагревании тела расширяются и как это влияет на нашу жизнь — в материале ТАСС.
Почему происходит тепловое расширение.
Представьте себе стеклянную посуду: что случится, если налить в нее горячую воду? С большой вероятностью она лопнет. Почему так происходит? Все дело в теплопередаче стекла и тепловом расширении тел.
Разберемся подробнее: атомы и молекулы внутри веществ непрерывно перемещаются — это явление называют тепловым движением. Частицы в твердых телах не движутся свободно, а совершают колебания едва заметно, около своего местоположения, тогда как в жидкости перемещаются хаотически. При нагревании происходит передача тепла: в твердых телах атомы и молекулы начинают колебаться сильнее, в жидких — двигаться интенсивнее. Чем выше температура, тем стремительнее перемещение частиц.
Вернемся к примеру с посудой: горячая вода передает тепло внутренней части емкости — она нагревается, и молекулы в стекле начинают колебаться сильнее. Когда две частицы сближаются, силы отталкивания между ними возрастают быстрее, чем силы притяжения. В результате расстояние между молекулами увеличивается, и внутренняя часть посуды расширяется.
Если стекло достаточно толстое, тепло не успевает передаться внешней части емкости — там расстояния между молекулами остаются прежними, она не расширяется. Тогда внутренняя часть посуды, увеличившись из-за нагрева, начинает растягивать внешнюю поверхность — и посуда лопается. Этого можно избежать: достаточно взять стеклянную посуду с тонкими стенками или положить в емкость металлическую ложку — тогда тепло от горячей воды перераспределится, и стекло не лопнет.
Явление, при котором размеры и/или объем тела увеличиваются при нагревании, называют тепловым расширением, ему подвержены и жидкости, и твердые предметы.
Твердые тела при тепловом расширении изменяют свои размеры и, следовательно, объем.
Жидкости при нагревании увеличиваются в объеме.
Как узнать, насколько увеличится тело при нагреве.
Эффект расширения тел при перепадах температур учитывают при проектировании железных дорог. Из-за термического расширения рельсы увеличиваются летом и сжимаются зимой, поэтому в конструкции оставляют специальный зазор, который позволяет деталям свободно двигаться при нагревании или охлаждении. Явление, при котором размеры тела увеличиваются при повышении температуры, называют линейным расширением.
Представьте себя в роли инженера: сколько места нужно оставить, чтобы при нагревании рельсов конструкция не сломалась? Чтобы узнать это, физики использую...