какая жидкость больше всего расширяется при нагревании

Какая жидкость больше всего расширяется при нагревании

Почти до 9 лет Эйнштейн не мог нормально говорить. Его родители полагали, что он будет отсталым.

Наши спонсоры

Тепловое расширение – явление изменения линейных размеров тела при изменении его температуры. Если простым языком, то – при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Есть даже специальный коэффициент α, который показывает – на сколько сильно тело будет расширятся при его нагревании (или сжиматься при охлаждении). Тепловому расширению подвержены не только твёрдые тела, но и жидкости с газами.

В этом эксперименте мы решили выяснить – какая из жидкостей обладает наибольшем коэффициентом расширения, а какая – наименьшим. Для этого, в специальные сосуды, мы налили: спирт, масло и воду. Затем, вы закрыли сосуды пробкой с закреплённой на ней узкой трубочкой и добились того, чтобы жидкости находились на одном уровне. Далее, мы поместили наши импровизированные «термометры» в стаканы, которые заполнили горячей водой одной температуры и… столбики жидкостей стремительно поползли вверх!

Итоги опыта: лучше всего расширяется спирт (не зря его используют в термометрах), на втором месте оказалось масло, а на третьем – вода.

Это интересно

Полученные термометры вполне можно использовать для измерения температуры, необходимо лишь отградуировать их шкалу. Правда, со временем, жидкость будет испаряться, а точность показаний – падать. Для того, чтобы этого не происходило, в бытовых термометрах запаивают верхний конец трубки, предварительно откачав из неё воздух. В качестве жидкостей наполнителей чаще всего используется подкрашенный спирт, если же нужны более точные показания, или требуется измерить слишком высокие или низкие температуры – ртуть. В настоящее время, с появлением электронных термометров, спиртовые, и тем более ртутные термометры, постепенно теряют свою популярность.

Источник

Какая жидкость больше всего расширяется при нагревании

Эфир или смесь эфира со спиртом (хрен его знает смешиваются ли они или нет) Наверно при +20 эфир уже газообразный.

Наверно система это не удержит.
В принципе если покрасить емкость с маслом в черный цвет, то ее температура на солнце запросто будет выше температуры воздуха градусов на 10. 20. А это еще 20. 40 куб. см на расширение и этого уже достаточно на два гидравлическим амо от крышки багажника тазика.

Наверно система это не удержит.
В принципе если покрасить емкость с маслом в черный цвет, то ее температура на солнце запросто будет выше температуры воздуха градусов на 10. 20. А это еще 20. 40 куб. см на расширение и этого уже достаточно на два гидравлическим амо от крышки багажника тазика.

дык судя по всему надо в теплице температуру регулировать а не солнечное излучение измерять. объем резервуара увеличь.

Может кто подскажет, надо залить гидравлическую систему управления форточками теплицы жидкостью с максимально возможным объемным тепловым расширением. Общий объем 2,5 литра. Планировалось мин. моторное масло, но для данного объема получается расширение всего порядка 20 куб. см для диапазона 20. 30 град.С, что маловато.
Что можно добавить в масло для увеличения расширяемости при росте температуры?

я бы смонстрячил по принципу гидравлического домкрата. В герметичный большой бак с жидкостью, вварил бы штуцер-цилиндр относитеьно небольшого диаметра, в этот штуцер-цилиндр, зафигачил бы поршень, для открытия форточки теплички. Зная коэффициент теплового расширения жидкости и величину хода поршня, нетрудно расчитать объем жидкости и внутренний диамерт цилиндра.

дык судя по всему надо в теплице температуру регулировать а не солнечное излучение измерять.

Оба параметра взаимоувязаны, на солнце температура в теплице почти скачкообразно увеличивается. Без солнца плавно снижается к температуре окружающей среды. Контейнер расположен в потоке сквозняка верхних форточек, форточки с разных сторон крыши.

Короче, проверил эту лубуду, 2,5 литра в покрашенном в черный контейнере хватает с запасом, шток выдернуло до упора довольно шустро, запросто потянет несколько таких амо и еще какой-нибудь шаровой вентиль капельного полива.

Далее масло погнало через микронеплотности. Буду переделывать соединения.

Контейнер (труба длиной 2,4 м и дыркой 33мм) на солнце нагревается градусов до 50. Весной реакцию на солнце можно снизить оберткой трубы какой-нибудь фольгой, будет работать чисто по температуре. Залил веретенное масло.

Может есть более простые варианты, или это все лишнее и давление масла нормально заваренная труба и амо должны выдержать?

В нужном месте ввернуть перепускной клапан с расширительным бачком: http://photofile.ru/users/menelay/96091244/108706209/
Осталось придумать как при обратном ходе масло в рабочий цилинд вернуть (обратный клапан?)

Регулировать степень открывания можно изменением плеча действия домкрата на створку: http://photofile.ru/users/menelay/96091244/108706223/

P.S. А чтобы солнце не давало резких скачков температуры, поставь защитный экран над цилиндром, и он будет “ориентироваться” на среднюю температуру в теплице.

Есть идея врезать в систему еще один амо (переделанный-подвесочный) с повышенным объемом цилиндра, обеспечивающим необходимый для всего диапазона объемного расширения масла дополнительный объем. Но этот амо нагружен не легкой форточкой, а упругой пружиной, создающей более значительное усилие. То есть, этот амо начинает растягивать пружину только тогда, когда все штоки форточных амо уже выдвинуты полностью.

Проблема с травлением масла, как понял, возникает тогда, когда штоки форточных амо полностью выдвинуты (это примерно при температуре под 28 град), но масло продолжает нагреваться. Я трогал эту трубу с маслом и руку почти обжигает, значит температура под 45 град при внешней под 28. 30. А так как масло вроде несжимаемо, то похоже начинает рвать сварной шов. Третий амо, нагруженный на сильную пружину, даст возможность маслу расширяться дальше без серьезного увеличения давления в трубе.

Изолировать трубу от солнца нельзя, так как нехватает объема расширенного масла. Хотя система рычагов вообще-то вроде решает эту проблему. Наверно попробую обмотать аллюминиевой фольгой резервуар с маслом. Пока это наиболее простое решение.

НЕ надо все усложнять и мудрить, все должно быть макс. просто. Предлагаю следующее решение: через тройник в заливочное отверстие, или отдельно рядом врезать регулируемый сбросной клапан (такой к примеру, как на воздушных рессиверах) зажимаеш его, заливаеш масло, дежуриш возле него, нагревается масло, ждеш, шток выдвигается на максимум, начинаеш ослаблять клапан, чтобы начал травить излишки масла, как только шток сдвинется в обратную сторону, клапан зажимаеш, ставиш заглушку, все: необходимый объем масла подобран. Заглушку не трогаеш до следующей заправки.

P.S. конечно, нагревать масло надо до макс. возможной температуры в теплице.

P.S. конечно, нагревать масло надо до макс. возможной температуры в теплице.

Боюсь, что при сливе излишка масла между температурой полного выдвижения штока и максимальной температурой нагрева, при следующем нагреве шток полностью выдвинется только при более высокой температуре, так как объем масла будет уже ниже.
Или я чего-то недопонял?

Теплицу переделывать никто не будет, а вот обеспечить дополнительный объем для излишков масла (которые излишни только после полного открытия форточки, но при закрытой они нужны) надо. Либо придать маслу свойство упругости, впустив в резервуар немного воздуха, за счет сжатия которого масло и будет расширятся не порвав систему. Видимо приварив сверху колбу нужного объема, который подбирается в зависимости от сил, требующихся для открытия форточек. Колба с расположением сверху не пустит воздух в амортизаторы.
.

При этом полное открытие форточек еще не гарантирует, что масло в резервуаре сразу начнет остывать. Как показала жизнь, в безветренную погоду с окрытыми форточками, его температура продолжает расти как и температура в теплице, но уже с пониженным темпом.
Я только сейчас понял, что ты говоришь про ФОРТОЧКИ, а не про скат крыши :(.

При таком раскладе я вообще не понимаю, зачем городить весь этот “огород”, поскольку форточка не оказывает сколько-нибудь серьезного влияния на скорость изменения температуры в теплице. Летом на даче у нас форточка всегда открыта.

Я только сейчас понял, что ты говоришь про ФОРТОЧКИ, а не про скат крыши :(.

При таком раскладе я вообще не понимаю, зачем городить весь этот “огород”, поскольку форточка не оказывает сколько-нибудь серьезного влияния на скорость изменения температуры в теплице. Летом на даче у нас форточка всегда открыта.

Форточки в крыше, в районе ее конька, причем на разных скатах по “розе ветров” и в разных концах теплицы. То есть, при наличии ветра температура внутри как и на улице, так как все скопления под крышей просто выдувает, без ветра похуже, но жар сбрасывает. 2 форточки где-то 0,6х1 метр при длине крыши 5 метров, то есть 2\5 от длины крыши. Похоже надо было делать по всей длине крыши.
Есть еще форточка в торцевой стенке, но толку от нее никакого даже с открытыми дверями.

При сливе масла, ты сливаеш именно излишки. По сути ты без всяких расчетов ты подбираеш именно тот объем масла, кот при макс. температуре будет расширяться именно настолько, чтобы выдвигать шток на заданную глубину и не более. ты же сливаеш не все масло, а только тот объем, кот выпирает и рвет швы на цилиндре. для того и клапан нужен, чтобы стравить под давлением излишки масла, а не давление полностью,но не более,и при этом сохранить рабочее давление, иначе цилиндр работать не будет.
Точно также работает и старый совдеповский цилиндр, тока клапана нет, потому,что заливали на заводе сразу расчетный объем.

НЕ врубаюсь, вроде разные системы получаются.
В случае с бесклапанным вариантом согласованы ход штока, температурный диапазон и расширение масла. То есть, рост температуры вызывает расширение объема масла, который вызывает движение штока. Для этого варианта присущи одновременные изменения всех трех вариантов. Варианта, когда один из трех параметров не меняется просто не получается.
Мне же надо, чтоб один параметр из трех (ход штока) в определенной точке был максимальным и дальше не шел за двумя другими, которые продолжают расти (примерно до 45 град). Если я солью навсегда определенный объем масла, то точка, в которой необходим максимальный выход штока сместиться по шкале температур выше, так как объем масла уменьшился после настройки. Соответственно и его доля в движении штока также ушла вместе с ним.

Насколько я понял у тебя: емкость-радиатор с маслом из которого при нагреве, через магистраль, идет “излишек” в отдельно-стоящий аммортизатор, где это излишек и приводит в действие поршень.

Нет никаких радиаторов, и шлангов, речь идет о обычном, примитивном гидроцилиндре. Клапан/игольчатый вентиль/ниппель и т.д. нужны только для того, чтобы слить излишки масла(один раз и навсегда) т.к. коллега не может рассчитать необходимый объем первоначальной заправки.

Все в одном? Так там сколько масла получалось, немного вроде?

Источник

Тепловое расширение твёрдых тел и жидкостей

Тепловое расширение используют, если нужно одну деталь плотно насадить на другую, например колесо на вал (рис. 84). Диаметр отверстия в колесе делают чуть меньше диаметра вала. При нагревании колесо расширяется, и его свободно насаживают на вал. Остывая, колесо сжимается и плотно охватывает вал.

Если тело нагревается неравномерно, то разные его участки расширяются по-разному. В теле возникают напряжения, оно деформируется и может разрушиться. По этой причине лопается стеклянный стакан, когда в него наливают кипяток.

В настоящее время существуют специальные стёкла, которые очень незначительно расширяются при повышении температуры. Таким является кварцевое стекло, которое на 96—99% состоит из кварца. Кварцевое стекло делают из горного хрусталя — особо чистого кварца. А обычное стекло изготавливают из смеси кварцевого песка, соды и мела. Если изготовить палочки длиной 10 см из кварцевого и из обыкновенного стекла и нагреть их на 100 °С, то палочка из обычного стекла удлинится на 0,01 см, а палочка из кварцевого стекла — всего на 0,0005 см. Поэтому в посуде из кварцевого стекла можно кипятить воду.

Свойство тел, изготовленных из разных веществ, по-разному изменять свою длину при нагревании также широко используется.

Возьмём две пластины, изготовленные, например, из меди и железа, соединим их (рис. 85, а) и будем нагревать. Медная пластина расширяется сильнее, чем железная, поэтому они прогнутся (рис. 85, б). Такие пластины называют биметаллическими. Их используют в термометрах, в регуляторах температуры. Например, в регуляторе температуры биметаллическая пластина, нагреваясь до предельно допустимой температуры, изгибается и размыкает цепь. В результате этого дальнейшее нагревание не происходит.

6. Жидкости, так же как и твёрдые тела, расширяются при нагревании. Поскольку они не имеют определённой формы, то нельзя говорить о линейном расширении жидкостей. Их объёмное расширение можно наблюдать на следующем опыте. Возьмём колбу, наполним её водой. Закроем колбу пробкой со вставленной в неё трубкой (рис. 86). При нагревании вода начнёт подниматься по трубке в колбе. Тепловое расширение жидкостей объясняется увеличением средних расстояний между положениями равновесия её молекул.

Различные жидкости при нагревании расширяются по-разному: керосин, например, расширяется сильнее, чем вода.

7*. Пусть при температуре 0 °С жидкость имела объём V₀, а при температуре t °С — объём V. Тогда объём жидкости при нагревании вычисляется по формуле:

Сравнив значения температурного коэффициента объёмного расширения ртути и эфира, можно заметить, что для ртути он примерно в 10 раз меньше. Это означает, что при изменении температуры на 1 °С относительное изменение объёма ртути в 10 раз меньше, чем объёма эфира.

Сравнение значений температурного коэффициента объёмного расширения жидкостей и твёрдых тел показывает, что для эфира он примерно в 100 раз больше, чем для алюминия.

Источник

Тепловое расширение

Подавляющее большинство веществ при нагревании расширяется. Это легко объяснимо с позиции механической теории теплоты, поскольку при нагревании молекулы или атомы вещества начинают двигаться быстрее. В твердых телах атомы начинают с большей амплитудой колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решетке, и им требуется больше свободного пространства. В результате тело расширяется. Так же и жидкости и газы, по большей части, расширяются с повышением температуры по причине увеличения скорости теплового движения свободных молекул (см. Закон Бойля—Мариотта, Закон Шарля, Уравнение состояния идеального газа).

где α — так называемый коэффициент линейного теплового расширения. Аналогичные формулы имеются для расчета изменения площади и объема тела. В приведенном простейшем случае, когда коэффициент теплового расширения не зависит ни от температуры, ни от направления расширения, вещество будет равномерно расширяться по всем направлениям в строгом соответствии с вышеприведенной формулой.

Для инженеров тепловое расширение — жизненно важное явление. Проектируя стальной мост через реку в городе с континентальным климатом, нельзя не учитывать возможного перепада температур в пределах от —40°C до +40°C в течение года. Такие перепады вызовут изменение общей длины моста вплоть до нескольких метров, и, чтобы мост не вздыбливался летом и не испытывал мощных нагрузок на разрыв зимой, проектировщики составляют мост из отдельных секций, соединяя их специальными термическими буферными сочленениями, которые представляют собой входящие в зацепление, но не соединенные жестко ряды зубьев, которые плотно смыкаются в жару и достаточно широко расходятся в стужу. На длинном мосту может насчитываться довольно много таких буферов.

Однако не все материалы, особенно это касается кристаллических твердых тел, расширяются равномерно по всем направлениям. И далеко не все материалы расширяются одинаково при разных температурах. Самый яркий пример последнего рода — вода. При охлаждении вода сначала сжимается, как и большинство веществ. Однако, начиная с +4°C и до точки замерзания 0°C вода начинает расширяться при охлаждении и сжиматься при нагревании (с точки зрения приведенной выше формулы можно сказать, что в интервале температур от 0°C до +4°C коэффициент теплового расширения воды α принимает отрицательное значение). Именно благодаря этому редкому эффекту земные моря и океаны не промерзают до дна даже в самые сильные морозы: вода холоднее +4°C становится менее плотной, чем более теплая, и всплывает к поверхности, вытесняя ко дну воду с температурой выше +4°C.

То, что лед имеет удельную плотность ниже плотности воды, — еще одно (хотя и не связанное с предыдущим) аномальное свойство воды, которому мы обязаны существованием жизни на нашей планете. Если бы не этот эффект, лед шел бы ко дну рек, озер и океанов, и они, опять же, вымерзли бы до дна, убив всё живое.

Источник

Тепловое расширение твердых и жидких тел

Содержание:

Тепловое расширение – это изменение размеров и формы тел при изменении температуры. Математически можно высчитать объемный коэффициент расширения, позволяющий спрогнозировать поведение газов и жидкостей в изменяющихся внешних условиях. Чтобы получить такие же результаты для твердых тел, необходимо учитывать коэффициент линейного расширения.

На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.

Тепловое расширение твердых и жидких тел

Тепловое расширение (также используется термин «термическое расширение») — это изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры. Количественно тепловое расширение жидкостей и газов при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом теплового расширения). Для характеристики теплового расширения твёрдых тел дополнительно вводят коэффициент линейного теплового расширения.

Зависимость объёма тел от температуры

Частицы твёрдого тела занимают друг относительно друга определённые положения, но не остаются в покое, а совершают колебания. При нагревании тела увеличивается средняя скорость движения частиц. Средние расстояния между частицами при этом увеличиваются, поэтому увеличиваются линейные размеры тела, а следовательно, увеличивается и объём тела.

При охлаждении линейные размеры тела сокращаются, и объём его уменьшается.

При нагревании, как известно, тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. Качественная сторона этих явлений была уже рассмотрена в начальном курсе физики.

Наша задача теперь — ознакомиться с количественными законами этих явлений.

Линейное расширение твёрдых тел

Твёрдое тело при данной температуре имеет определённую форму и определённые линейные размеры. Увеличение линейных размеров тела при нагревании называется тепловым линейным расширением.

Измерения показывают, что одно и то же тело расширяется при различных температурах по-разному: при высоких температурах обычно сильнее, чем при низких. Но это различие в расширении столь невелико, что при сравнительно небольших изменениях температуры им можно пренебречь и считать, что изменение размеров тела пропорционально изменению температуры.

В начальном курсе физики было установлено, что различные вещества по-разному расширяются при нагревании: одни сильнее, другие слабее; железо, например, расширяется сильнее стекла и слабее меди.

Чтобы количественно характеризовать это важное тепловое свойство тел, введена особая величина, называемая коэффициентом линейного расширения.

Пусть твёрдое тело при температуре 0°С имеет длину а при температуре t° его длина становится Значит, при изменении температуры на t° длина тела увеличивается на Предполагая, что увеличение длины при нагревании на каждый градус идёт равномерно, находим, что при нагревании на 1°С вся длина тела увеличилась на каждая единица длины на

(1)

Величина (греч. «бэта»), характеризующая тепловое расширение тела, называется коэффициентом линейного расширения.

Формула (1) показывает, что при t = 1°С и = 1 ед. длины величина равна т. е. коэффициент линейного расширения численно равен удлинению, которое получает при нагревании на 1°С стержень, имевший при 0°С длину, равную единице длины.

Из формулы (1) следует, что наименованием коэффициента является

Формулу (1) можно записать в следующем виде:

Отсюда легко определить длину тела при любой температуре, если известны его начальная длина и коэффициент линейного расширения.

Ниже в таблице приведены коэффициенты линейного расширения некоторых веществ, определённые на опыте.

Объёмное расширение твёрдых тел

При тепловом расширении твёрдого тела с увеличением линейных размеров тела увеличивается и его объём. Аналогично коэффициенту линейного расширения для характеристики объёмного расширения можно ввести коэффициент объёмного расширения. Опыт показывает, что так же, как и в случае линейного расширения, можно без большой ошибки принять, что приращение объёма тела пропорционально повышению температуры.

(2)

При V₀ = 1 ед. объёма и t = 1°С величина а равна V_t— V₀, т. е. коэффициент объёмного расширения численно равен приросту объёма тела при нагревании на 1°С, если при 0°С объём был равен единице объёма.

По формуле (2), зная объём тела при температуре 0°С, можно вычислить объём его при любой температуре t°:

Установим соотношение между коэффициентами объёмного и линейного расширения.

Можно написать следующее равенство:

В этой формуле величины и настолько малы, что ими можно пренебречь и написать:

Коэффициент объёмного расширения твёрдого тела равен утроенному коэффициенту линейного расширения.

Учёт теплового расширения в технике

Из таблицы на странице 124 видно, что коэффициенты расширения твёрдых тел очень малы. Однако самые незначительные, изменения размеров тел при изменении температуры вызывают появление огромных сил.

Опыт показывает, что даже для небольшою удлинения твёрдого тела требуются огромные внешние силы. Так, например, чтобы увеличить длину стального стержня сечением в 1 см 2 приблизительно на 0,0005 его первоначальной длины, необходимо приложить силу в 1000 кГ. Но такой же величины расширение этого стержня получается при нагревании его на 50°С. Ясно поэтому, что, расширяясь при нагревании (или сжимаясь при охлаждении) на 50°С, стержень будет оказывать давление около 1000 на те тела, которые будут препятствовать его расширению (сжатию).

Огромные силы, возникающие при расширении и сжатии твёрдых тел, учитываются в технике. Так, например, один из концов моста не закрепляют неподвижно, а устанавливают на катках; железнодорожные рельсы не укладывают вплотную, а оставляют между ними просвет; паропроводы подвешивают на крюках, а между отдельными трубами устанавливают компенсаторы, изгибающиеся при удлинении труб паропровода. По этой же причине котёл паровоза закрепляется только на одном конце, другой же его конец может свободно перемещаться.

Огромное значение имеет расширение от нагревания при точных измерениях. В самом деле, если масштабная линейка или калибр, которыми проверяются размеры изготовленной части машины, значительно изменяют свою величину, то необходимой точности при измерении не получится. Для избежания грубых ошибок при измерении или контроле изготовленные изделия заблаговременно приносят в помещение, где производятся измерения, чтобы они успели принять температуру калибров. Самые калибры и измерительные инструменты делают из материала с очень малым коэффициентом расширения. Таким материалом, например, является особая железо-никелевая сталь — инвар, с коэффициентом расширения 0,0000015.

Рис. 132а. Схема устройства металлического термометра.

Как показывает таблица на странице 124, платина и стекло имеют одинаковый коэффициент расширения; поэтому можно вплавлять платину в стекло, причём после охлаждения не происходит ни ослабления связи обоих веществ, ни растрескивания стекла. В электрических лампочках в стекло вплавляется железо-никелевая проволока, имеющая такой же коэффициент расширения, как и стекло. Заслуживает внимания очень малый коэффициент расширения у кварцевого стекла. Такое стекло выдерживает, не лопаясь и не растрескиваясь, неравномерное нагревание или охлаждение. Так, например, в раскалённую докрасна колбочку из кварцевого стекла можно вливать холодную воду, тогда как колба из обычного стекла при таком опыте лопается. Указанная особенность кварцевого стекла является следствием малости его коэффициента теплового расширения.

Терморегулятор

Две одинаковые полоски из разных металлов, например из железа и латуни, склёпанные вместе, образуют так называемую биметаллическую пластинку. При нагревании такие пластинки изгибаются вследствие того, что одна расширяется больше другой. Та из полосок, которая расширяется больше, оказывается всегда с выпуклой стороны. Это свойство биметаллических пластинок широко используется для измерения температуры и её регулирования.

1. Металлический термометр. Этот прибор представляет собой биметаллическую дугу (рис. 132, а), конец которой A прочно закреплён, а конец В свободен. Дуга соединена в В со стрелкой С. При изменении температуры дуга закручивается или раскручивается, двигая соответственно стрелку. Шкала проградуирована по обыкновенному термометру. Если к концу стрелки прикрепить перо, то колебания температуры можно записывать на специальной бумажной ленте. По такому принципу устроен термограф.

2. Термостат. Так называется прибор для установления постоянной температуры.

Рас. 1326. Принцип устройства регулятора температуры с биметаллической пластинкой.

На рисунке 132б изображён принцип устройства одного из типов регуляторов температуры. Биметаллическая дуга С при изменении температуры закручивается или раскручивается. К её свободному концу прикреплена металлическая пластинка М, которая при раскручивании дуги прикасается к контакту К, а при закручивании отходит от него. Если, например, контакт К и пластинка М присоединены к концам электрической цепи АА₁ содержащей нагревательный прибор, то при соприкосновении К и М электрическая цепь замкнётся; прибор начнёт нагревать помещение. Биметаллическая дуга С при нагревании начнёт закручиваться и при определённой температуре отсоединит пластинку М от контакта К цепь разорвётся, нагревание прекратится. При охлаждении дуга С, раскручиваясь, снова заставит включиться нагревательный прибор: таким образом, температура помещения будет поддерживаться на заданном уровне.

Рис. 132в. Прибор для определения коэффициента расширения жидкостей.

Тепловое расширение жидкостей

В отношении жидкостей имеет смысл говорить лишь об объёмном расширении. У жидкостей оно значительно больше, чем у твёрдых тел. Как показывает опыт, зависимость объёма жидкости от температуры выражается такой же формулой, что и для твёрдых тел.

Если при 0°С жидкость занимает объём V₀, то при температуре t её объём V_t будет:

Для измерения коэффициента расширения жидкости применяется стеклянный сосуд термометрической формы, объём которого известен (рис. 132в). Шарик с трубкой наполняют доверху жидкостью и нагревают весь прибор до определённой температуры; при этом часть жидкости выливается из сосуда. Затем сосуд с жидкостью охлаждают в тающем льду до 0°. При этом жидкость наполнит уже не весь сосуд, и незаполненный объём покажет, на сколько жидкость расширилась при нагревании. Зная коэффициент расширения стекла, можно довольно точно вычислить и коэффициент расширения жидкости.

Коэффициент расширения некоторых жидкостей:

Спирт. 0,00110 Вода (от 5 до 8°С). 0,00002

Керосин. 0,00100 Ртуть. 0,00018

Расширение воды при нагревании отличается от расширения других жидкостей. Если нагревать воду от 0°С, то можно заметить, что при нагревании до 4°С её объём не увеличивается, а уменьшается. При нагревании же выше 4°С объём воды увеличивается.

Наибольшую плотность, равную 1 вода имеет при 4°С. Изменение плотности воды в зависимости от температуры изображено графически на рисунке 133.

Рис. 133. График изменения плотности воды в зависимости от температуры.

Особенностью расширения воды объясняется то, что вода в прудах и озёрах не промерзает зимой до дна. При охлаждении воды осенью верхние остывшие слои опускаются на дно, а на их место снизу поступают более тёплые слои. Такое перемещение слоёв происходит только до тех пор, пока вода не примет температуру 4°С. При дальнейшем охлаждении верхние слои не опускаются вниз, а, постепенно охлаждаясь, остаются наверху и, наконец, замерзают.

Услуги по физике:

Лекции по физике:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник