▷ Каков коэффициент расширения? (формула)

В этой статье объясняется, что такое коэффициент расширения и как он рассчитывается. Таким образом, вы найдете определение коэффициента расширения и формулу этого термодинамического коэффициента.

Что такое коэффициент расширения?

Коэффициент расширения , или коэффициент теплового расширения , — это коэффициент, определяющий относительное изменение размеров тела при изменении температуры.

Проще говоря, коэффициент расширения показывает, насколько расширяется тело при повышении температуры.

Как известно, тела при нагревании расширяются и, наоборот, сжимаются при охлаждении. Таким образом, коэффициент теплового расширения является характеристическим коэффициентом каждого материала, который указывает на связь между изменением его размера и изменением температуры.

Единицами коэффициента расширения в Международной системе являются К ^-1 (кельвин), но обычно он выражается в ºC ^-1 (градусы Цельсия). Поскольку коэффициент расширения указывает на увеличение, его можно выражать попеременно в кельвинах или градусах Цельсия.

Виды коэффициентов расширения

В зависимости от изучаемой размерности различают три типа коэффициентов расширения :

Коэффициент линейного расширения (α) : указывает на связь между увеличением длины тела и увеличением температуры.
Коэффициент поверхностного расширения (σ) : указывает на связь между изменением поверхности тела и изменением испытываемой температуры.
Коэффициент объемного расширения (γ) : указывает на связь между изменением объема тела и изменением температуры.

Таким образом, в зависимости от того, хотим ли мы проанализировать увеличение длины, площади поверхности или объема в зависимости от изменения температуры, мы будем использовать тот или иной тип коэффициента теплового расширения.

Как рассчитать коэффициент расширения

Для расчета коэффициента теплового расширения изменение размера тела необходимо разделить на изменение температуры и первоначальный размер тела.

Например, чтобы вычислить коэффициент линейного теплового расширения, нам нужно разделить увеличение длины на увеличение температуры и на первоначальную длину.

Ниже вы можете увидеть формулу для расчета каждого типа коэффициента теплового расширения.

Коэффициент линейного расширения

Коэффициент линейного расширения равен испытываемому изменению длины, разделенному на испытываемое изменение температуры и разделенному на первоначальную длину тела.

$\displaystyle\alpha=\frac{1}{L_0}\frac{\Delta L}{\Delta T}$

Золото:

$\alpha$

– коэффициент линейного расширения.
$L_0$

это исходная длина.
$\Delta L$

это изменение длины.
$\Delta T$

это изменение температуры.

Коэффициент линейного расширения обычно используется для изучения поведения твердых тел под влиянием изменения температуры.

Ниже приведены значения коэффициента линейного расширения некоторых материалов:

Материал	Коэффициент линейного расширения (10 ^-6 °C ^-1 )
Сталь	11,5
Алюминий	23
Медь	17
Железо	12
Конкретный	12
Латунь	18
Золото	14
Деньги	19
Стекло	8,5

Коэффициент поверхностного расширения

Коэффициент поверхностного расширения эквивалентен испытываемому изменению поверхности, деленному на испытываемое изменение температуры и разделенному на исходную площадь поверхности тела.

$\displaystyle\sigma=\frac{1}{S_0}\frac{\Delta S}{\Delta T}$

Золото:

$\sigma$

– коэффициент расширения поверхности.
$S_0$

это исходная поверхность.
$\Delta S$

это изменение поверхности.
$\Delta T$

это изменение температуры.

Коэффициент объемного расширения

Коэффициент объемного расширения , или коэффициент кубического расширения , равен испытываемому изменению объема, деленному на испытываемое изменение температуры и разделенному на первоначальный объем тела.

$\displaystyle\gamma=\frac{1}{V_0}\frac{\Delta V}{\Delta T}$

Золото:

$\gamma$

– коэффициент объемного расширения.
$V_0$

это исходный объем
$\Delta V$

это изменение объема.
$\Delta T$

это изменение температуры.

Хотя коэффициент линейного расширения обычно используется для расчетов с твердыми телами, чаще используют коэффициент объемного расширения для газов и жидкостей.

В следующей таблице вы можете увидеть значение коэффициента объемного расширения некоторых материалов:

Материал	Коэффициент объемного расширения (10 ^-6 °C ^-1 )
Сталь	33 – 39
Алюминий	69
Медь	51
Железо	33,3
Конкретный	36
Латунь	54
Золото	42
Деньги	54
Стекло	25,5

тепловое расширение

Тепловое расширение – это увеличение размеров тела вследствие повышения температуры. Таким образом, тело увеличивает свою длину, площадь поверхности или объем при повышении температуры.

Однако это увеличение размеров зависит от коэффициента расширения, так что чем больше коэффициент расширения, тем большему увеличению размеров подвергается тело.

Таким образом, тепловое расширение, испытываемое материалом, можно рассчитать, если известны значение коэффициента расширения и повышение температуры.

Линейное расширение — это расширение, при котором преобладает только одно измерение, то есть при изменении размеров тела учитывается только одно измерение. Линейное расширение можно определить, применив следующую формулу:

$\Delta L=L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T$

Расширение поверхности означает увеличение площади поверхности тела при повышении его температуры. Поверхностное расширение рассчитывается по следующей формуле:

$\Delta S=S_0 \cdot \sigma \cdot \Delta T$

Объемное расширение – это увеличение объема тела при повышении его температуры. Этот тип расширения можно рассчитать по следующей формуле:

$\Delta V=V_0 \cdot \gamma \cdot \Delta T$

Экспансивность

Что такое коэффициент расширения?

Виды коэффициентов расширения

Как рассчитать коэффициент расширения

Коэффициент линейного расширения

Коэффициент поверхностного расширения

Коэффициент объемного расширения

тепловое расширение

Оставить комментарий Отменить ответ