Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Расширение тел - примерТепловое расширение тел, т. е. изменение их размеров при изменении температуры

, было известно давно. Еще в XVII в. флорентийские академики демонстрировали впечатляющий опыт — цилиндр при комнатной температуре свободно проходит сквозь кольцо (диаметр кольца чуть больше диаметра цилиндра), а тот же цилиндр после нагревания сквозь кольцо не проходит. Но оставалось неясным, все ли тела изменяют свои размеры с температурой одинаково, какова зависимость удлинения от температуры. Ответ на эти вопросы дали Лавуазье и Лаплас в 80-х годах XVIII в. Мы рассмотрим их опыт по изучению теплового расширения твердых тел подробно, потому что по тщательности постановки он и сегодня может считаться образцовым физическим экспериментом.

Казалось бы, что проще? Возьмем металлический стержень, измерим его начальную длину при комнатной температуре, нагреем его на 10 °С, измерим длину при этой температуре, нагреем снова и т. д., получим зависимость длины от температуры в виде таблицы или графика и аппроксимируем эту зависимость алгебраической функцией. Но как измерить температуру твердого тела, если эта температура отличается от температуры окружающей среды? Эта задача и сегодня решается не слишком просто, в те же времена она была нерешаема. Значит, приходят к выводу Лавуазье и Лаплас, надо нагревать испытуемый стержень вместе с окружающей средой. И помещают стержень в резервуар с жидкостью. Теперь, если нагреть жидкость и поддерживать ее некоторое время при постоянной температуре, то согласно нулевому началу термодинамики, наступит тепловое равновесие в системе, состоящей из резервуара 1 (рис. 1), жидкости 2 и испытуемого стержня 3. Таким образом, измеряя температуру жидкости, мы можем быть уверены, что тем самым измерили и температуру стержня. Измерить начальную длину нетрудно, но вот изменение длины... Оно очень мало, это известно из наблюдений, это изменение не видно глазом. Да и попробуйте залезть с линейкой в горячее масло или воду! Но и в этом случае есть решение, ученые и не собираются измерять длину ни при какой температуре, кроме начальной, они измеряют удлинение, разность между длиной при некоторой температуре и начальной длиной. Для этого они помещают стержень на роликах * таким образом, чтобы один его конец упирался в неподвижную стойку 4, а другой — в планку 5, свободно подвешенную на оси 6. На верхнем конце планки расположена зрительная труба 7. До начала измерений труба горизонтальна и «смотрит» на нулевое деление линейки 8, расположенной на расстоянии 200 м от трубы. При нагревании стержень 3 удлиняется и толкает планку 5, заставляя ее поворачиваться вокруг оси 6 вместе с трубой 7. Тепловое расширение приходится учитывать при строительстве железных дорог (зазоры между рельсами) и линий электропередач (провода никогда не натягивают туго), при изготовлении различных машин и механизмов и даже посуды — посмотрев в таблицу, вы легко сообразите, почему лопается стакан из обычного стекла, когда в него наливают кипяток, и почему посуда из кварцевого стекла выдерживает большой перепад температур. Именно учет теплового расширения сделал возможным создание точных часов, что сыграло выдающуюся роль в развитии мореплавания, т. к. только с созданием хронометров был, наконец, решен вопрос с определением географической долготы. При изготовлении электровакуумных приборов, таких, как кинескопы, рентгеновские трубки, телевизионные передающие трубки, приходится подбирать сорта стекла с коэффициентом линейного расширения, близким по величине с тем металлом, который используется в качестве электрических вводов (молибден, ковар, иногда платина), т. к. в процессе изготовления баллоны приходится нагревать до 300 °С и выше.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии