Coefficient d'expansion linéaire - vous pouvez tout calculer

Tout le monde, à coup sûr, est familier avec l'écoute des wagonsroues. Ou le son des roues du tram. Tout le monde sait que la raison en est l'écart à la jonction entre les rails. Et pour ce que c'est fait? La réponse est simple - pour compenser l'expansion des rails lorsqu'il est chauffé. C'est également un fait bien connu que lorsqu'ils sont chauffés, les corps se dilatent, et lorsqu'ils sont refroidis, ils se contractent. Une mesure de cette expansion ou contraction est le coefficient de dilatation linéaire.

Théorie moléculaire de l'expansion du corps lors du chauffages'explique par une augmentation de la vitesse de mouvement des atomes et des molécules de la matière. En conséquence, dans le réseau cristallin, l'amplitude des oscillations des atomes augmente et, par conséquent, les dimensions linéaires du corps augmentent. Et combien l'augmentation se produira peut être déterminée en utilisant une formule dans laquelle le coefficient de dilatation linéaire est appliqué.

Maintenant, nous devons expliquer le sens physiquecoefficient. Il montre à quel point la longueur du corps augmente de 1 ° C lorsqu'il est chauffé. Cette valeur est insignifiante et a son propre pour chaque matériau. Ainsi, le coefficient de dilatation linéaire de l'acier est de 0,000011 par 1 ° C. Quelle valeur vraiment similaire est, vous pouvez comprendre par un exemple simple. Si la Terre est enroulée autour de la Terre avec un fil de fer dont la longueur est de 40000 km, puis avec une augmentation de température de 1 ° C, la longueur du fil augmentera de 400 mètres.

Le coefficient de dilatation linéaire est extrêmementest important pour tout ingénieur. Il vous permet de prendre en compte la variation de la taille de la chute de la température corporelle. Donc, si au cours d'une année, la température dans la ville change de plus de cinquante degrés Celsius à moins cinquante degrés Celsius, cela entraînera des changements importants dans la longueur des mêmes rails. Si elles sont solides, le résultat sera leur flexion. Ici pour éviter ce phénomène, et faire un écart entre les rails lors de leur pose.

Pour différents matériaux, la valeur du coefficient sera différente. Pour l'acier, sa valeur a déjà été donnée et le coefficient de dilatation linéaire de l'aluminium est de 0,0000024 par 1 ° C.

Cependant, le raisonnement et les exemples ci-dessus souffrentun côté unilatéral. Lorsque nous parlons de l'augmentation de la taille du corps lorsqu'il est chauffé, non seulement la longueur augmente, mais aussi d'autres dimensions - largeur et hauteur. L'augmentation de la taille entraînera une augmentation du volume, et l'on peut alors parler d'une expansion volumétrique des corps. Cependant, une telle notion est plus susceptible de s'appliquer non pas aux solides, mais aux liquides.

Une expérience simple qui va le confirmer,peut faire tout le monde vous-même. Mettez une bouilloire sur le feu, rempli d'eau jusqu'au sommet. Lorsque l'eau se réchauffe, elle augmente de volume et «s'échappe» de la bouilloire. Mais il y a une utilisation positive de cet effet. Tout le monde connaît les thermomètres à liquide - cette rue, ce médical. Ils sont également construits sur l'effet d'augmenter le volume lorsqu'il est chauffé.

En ingénierie, parfois en ignorant un tell'augmentation conduit à de tristes conséquences. Pour compenser l'augmentation, des mesures spéciales doivent être utilisées. Beaucoup ont dû voir une longue rangée de tuyaux (pipeline) posée le long de la surface. Et soudain, à un endroit égal, les tuyaux forment un énorme zigzag. Ce n'est pas un simple zigzag, sa grandeur est strictement définie, alors que le coefficient de dilatation linéaire a été utilisé dans le calcul. Un zigzag similaire a été réalisé pour compenser l'augmentation linéaire des dimensions des tuyaux.

Vous pouvez également donner de nombreux exemplesutiliser dans la technique des extensions linéaires et volumétriques, mais les exemples donnés sont suffisants pour comprendre l'essence du phénomène. Bien sûr, le comportement anormal de certaines substances, la même eau, est très curieux. Au gel, le volume ne diminue pas, mais augmente. Ce sera un autre facteur qui confirme les propriétés uniques de l'eau.

Donc, dans cet article, basé sur le plus simple etLes exemples visuels de la vie sont définis comme une expansion linéaire des corps et le coefficient de dilatation linéaire. Des exemples de l'utilisation de l'extension dans l'ingénierie et dans la vie quotidienne sont donnés, les concepts de l'ordre des grandeurs du coefficient mentionné sont donnés.