>
Энциклопедический словарь Гранат, страница >
Тепловое расширение
Тепловое расширение
Тепловое расширение. Если повышать температуру тела, находящегося под ноизмепным давлением (наир., атмосферным), то обыкновенно наблюдается увеличение объёма тела. Наиболее простая зависимость между объёмом и температурой имеет место для газов. Для пих (при условии небольшой плотности) оправдывается с значительной степенью точпости закон Гей-Люссака, выражаемый формулою v=г>„ (1 + VsraOi где v0 — объём газа при 0° Ц., v — объём его (под тем же самым давлепием) при какой-нибудь
15 и—ЮТ
Температуре t°. Из этой формулы вы-v — го. /
Текает, что—=»/яз то есть для лю-
v0t
бого газа, находящегося под постоянным давлением, приращение объёма но сравнению с объёмом при 0° Ц., де-ленпое на этот последний объём и на соответствующее приращение температуры, имеет (приблизительно) постоянную величину 1/273=0,00366 (так паз. коэффициент расширения газов). Аналогично построенную величину
v — vp
рассматривают и для жидко-
v0t
стей; но здесь этот „средний коэффициент расширения жидкостей11 уже не является постоянной величиной — не только для различных жидкостей, но даже для одной жидкости при различных температурах t. В следующей табличке показаны его значения для некоторых жидкостей:
|
Жидкость | |
Пределы из-л.енения температуры. | |
Среднийкоэффициентрасширении | |
|
Этиловый | | |
О7— 10> | |
0,00152 | |
|
эфир. .. ч | |
| |
| |
|
| |
О5— 300 | |
0,00161 | |
|
Метиловый | |
| |
| |
|
спирт. . . | |
О1— 10° | |
0,00115 | |
|
/ | |
0 — 10» | |
0,0001819 | |
|
Ртуть. .. . Ч | |
| |
| |
|
х | |
о0 — 100° | |
0,0001826 | |
Обычно коэффиц. расширения жидкостей бывает меньше, чем коэфф. расш. газов (то есть жидкости расширяются меньше, чем газы). Нередко оказы-
, , v — v°
вается более удобным вместо —
1 civ
рассматривать величину — этот
„истинный коэффициент расширения41 отличается от „среднего44, во-первых, тем, что вместо конечных приращений температуры и объёма берутся бесконечно-малые, а, во-вторых — тем, что за начальный объём принимается объём тела не при 0°Ц., а при той самой температуре, для которой определяется коэффициент расширения. Для выражения объёма жидкости в функции температуры чаще всего применяют формулу копечного ряда v — v0{ at - - bt2 + сР). В табл., иомещ. внизу стр., приведены для некоторых жидкостей значения постоянных а, b, с.
Замечательную аномалию обнаруживает вода; при температурах ниже 4° Ц. вода не расширяется от нагревания, а наоборот — сжимается (это сжатие при нагревании и соответствующее ему расширение при охлаждении особенно сильно выражены у переохлажденной воды). В следующей табличке указаны (в миллилитрах) объёмы 1 грамма воды при разных температурах:
Температура Объем
—13° 1,00308
0» 1,000132
4е 1,000000
10° 1,000273
20е 1,001773
40 1,00782
60° 1,01705
800 1,02899
1000 1,04343
Так. обр., при 4° Ц. объём воды — наименьший (а плотность — наибольшая). Эта аномалия объясняется тем, что при охлаждении воды в ней образуются молекулы более сложного соста-
Тепловое расширен и е.
|
Жидкость | |
Пределыизменения
Температуры | |
а | |
ь | |
С | |
|
Этиловый эфир. | |
00 — 33° | |
0,00148026 | |
0,00000350316 | |
0.000000027007 | |
|
Метиловый спирт | |
0Э — 61° | |
0,0011342 | |
0,0000013635 | |
0,000000008741 | |
|
Оливковое масло | |
| |
0,00068215 | |
0,00000114053 | |
—0,00000000539 | |
|
Ртуть | |
00 — 100’ | |
0,00018182 | |
0,0000000078 | |
0 | |
ва, чем указывается химической формулой (смотрите полимеризация молекул, XXXII, 492).
Расширение твердых тел. Так как твердым телам присуща определенная форма, то у них чаще рассматривается не объёмное расширение (единственно возможное для жидкостей и газов), а линейное, то есть изменение линейных размеров с изменением температуры. Здесь часто пользуются формулой /=/0 (1 -}- at + bt-), где I — длина (или вообще один из линейных размеров) твердого тела при Р, а /0— длина его при 0°. Значения постоянных а, Ь для некоторых веществ приведены в след, табличке:
|
Вещество | |
Пределыизменения
Темпера
Туры | |
а | |
| |
|
Алюминии | |
0°—610 | |
0,0000 23536 | |
0,0000 0000 7071 | |
|
Золото . | |
СН—520° | |
0,00001416 | |
0,0000 0000 215 | |
|
Платина. | |
0—1000° | |
0,0000 08868 | |
0,0000 0000 1321 | |
|
Иенское термометрическое стекло 16,п | |
00—100» | |
0,0000 07723 | |
0,0000 0000350 | |
„Средний коэфф. линейного расширения“ твердых тел определяется фор-
I_(О
мулой —т-7—. Для только что названиеных веществ оп имеет значепия, указанные в след, табличке:
|
Вещество | |
Пределы изменения тем- | |
Среднийкоэффипиептлинейного | |
| |
|
| |
пературы | |
расширения | |
| |
|
Алюминий . | |
о» — воо° | |
0,0000 27078 | |
| |
|
Золото. . . | |
00 — 500° | |
0,0000 1524 | |
| |
|
1 | |
0° — 100° | |
0,0000 09000 | |
| |
|
Платина. . < | |
0° — 1000° | |
0,0000 10192 | |
| |
|
Невское стек- | |
| |
| |
| |
|
ло 16Ш. . | |
0 — 100° | |
0,0000 08073 | |
| |
В зависимости от пределов изменен, температуры, средний коэфф. линейн. расга. оказывается различным; но внебольшом интервале температур его можно считать с значительною точностью за постоянную величипу, и тогда будет иметь место простое правило для вычисления „коэффициента объёмного расширения твердого тела“
V v t -: а именно, коэфф. объёмного расширения равен утроенному коэффициенту линейного расширения-, наир., для платины в пределах 0° —100° можно v — v0 „
считать —=0,000027. Расширение
v0t
Твердых веществ значительно меньше, чем расширение большинства жидкостей. Тела кристаллические (за исключением принадлежащих к правильной системе) при нагревании расширяются неодинаково по различным направлениям. А. Бачинский.