«Тепловое расширение»

изменение размеров тела в процессе его нагревания. Количественно Т. р. при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом Т. р.) Т₂ > T₁, V— исходный объём тела (разность температур T₂ — T₁ берётся небольшой). Для характеристики Т. р. твёрдых тел наряду с α вводят коэффициент линейного T. р. l — первоначальная длина тела вдоль выбранного направления. В общем случае анизотропных тел х, у, z определяется симметрией кристалла. Например, для кристаллов кубической системы, так же как и для изотропных тел, 0, но существуют исключения, например вода при нагреве от 0 до 4 °С при атмосферном давлении сжимается (α Т наиболее заметна у газов (для идеального газа (См. Идеальный газ) α=1/T), у жидкостей она проявляется слабее. У ряда веществ в твёрдом состоянии — Кварца, Инвара и других — коэффициент а мал и практически постоянен в широком интервале температур. При T → 0 коэффициент Т. р. αа → 0.

Значение изобарического коэффициента расширения некоторых газов,

жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Коэффициент объёмного расширения      | Коэффициент линейного расширения        |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Вещество          | Температура, °С  | α․10³, (°   | Вещество   | Температура, °  | α․10⁶, (°C)  |

|   |     | C)^–1   |   | С       | ^–1        |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Газы          | 0—100  | 3,658       | Твёрдые тела     | 20      | 1,2      |

| Гелий         | »          | 3,661       | Углерод      | »        | 7,9      |

| Водород    | »          | 3,665       | алмаз         | 3—18         | 2,5      |

| Кислород   | »          | 3,674       | графит       | 40      | 7,8      |

| Азот   | »          | 3,671       | Кремний     | 40      | 14,1 0,384  |

| Воздух (без СО₂)        | 10        | 0,0879     | Кварц         | 0—100       | Тепловое расширение9       |

| Жидкости   | 20        | 0,2066     | || оси          | 0—100       | Тепловое расширение7       |

| Вода  | 80        | 0,6413     | ⊥оси   | 0—100       | 4,5      |

| Ртуть         | 20        | 0,182       | плавленный        | 25      | 16,6    |

| Глицерин    | »          | 0,500       | Стекло        | 25      | 18,9    |

| Бензол       | »          | 1,060       | крон           | 20      | 25       |

| Ацетон       | »          | 1,430       | флинт | 25      | 12       |

| Этиловый спирт         | »          | 1,659       | Вольфрам          | 25      |    |

|   |     |         | Медь  |   |    |

|   |     |         | Латунь       |   |    |

|   |     |         | Алюминий          |   |    |

|   |     |         | Железо       |   |    |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Т. р. газов обусловлено увеличением кинетической энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внешнего давления. У твёрдых тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (ангармоничностью) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом Т увеличиваются. Экспериментальное определение а и а_л осуществляется методами дилатометрии (См. Дилатометрия). Т. р. тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях.

Лит.: Новикова С. И., Тепловое расширение твердых тел, М., 1974; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Перри Д ж., Справочник инженера-химика, пер. с англ., т. 1, Л., 1969.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ - изменение размеров тела при его нагревании; характеризуется коэффициентом объемного расширения , а для твердых тел и коэффициентом линейного расширения , где l - изменение линейного размера, ?V - объема тела, ?T - температуры, индекс указывает на условия теплового расширения (обычно при постоянном давлении). Для изотропных тел v = 3л.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ, изменение размеров и формы тела при изменении его температуры. Характеризуется коэффициентами объемного (для твердых тел и линейного) теплового расширения, т.е. изменением объема (линейных размеров) тела при изменении его температуры на 1 К. Для изотропных твердых тел коэффициент объемного теплового расширения равен утроенному коэффициенту линейного теплового расширения.

физ. thermal expansion

heat expansion, thermal expansion

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ

изменение размеров тела в процессе его нагревания. Количественно Т. р. при постоянном давлении р характеризуется изобарным коэфф. расширения (коэфф. объёмного Т. p.) a=1/VX(dV/dT)p, где V— объём тела (твёрдого, жидкого или газообразного), Т — его абс. темп-ра. Практически значение а определяется ф-лой:

a=(V'-V)/V((T2-T1),

где V и V' — объёмы тела при темп-рах T1 и Т2 соответственно (T2 выше T1). Для хар-ки Т. р. тв. тел наряду с a вводят коэфф. линейного Т. р.

aл=1/l
• (dl/dT)p,

где l — начальная длина тела вдоль выбранного направления. В общем случае анизотропных тел a=ax+ay+az, причём различие или равенство линейного коэфф. Т. р. aх, aу, az вдоль кристаллографич. осей х, у, z определяется симметрией кристалла. Напр., для кристаллов кубич. системы, так же как и для изотропных тел, aх=ay=az=ал и a»3aл.

Для большинства тел a < 0, но существуют исключения. Напр., вода при нагреве от 0 до 4 °С при атм. давлении сжимается (a<0). Зависимость а от Г наиболее заметна у газов (для идеального газа a=l/T), у жидкостей она проявляется слабее. У нек-рых в-в в тв. состоянии (кварца, инвара и др.) коэфф. a мал и практически постоянен в широком интервале Т. При Т ®0 коэфф, a®0.

Т. р. газов обусловлено увеличением кинетич. энергии ч-ц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внеш. давления. У тв. тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (ангармонизмом) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом Т увеличиваются (см. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ). Эксперим. определение a и aл осуществляется методами дилатометрии. Т. р. тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях.

теплово́е расшире́ние

изменение размеров тела при его нагревании; характеризуется коэффициентом объёмного расширения α_υ = 1/V (ΔV/VT)_Ξ, а для твёрдых тел — и коэффициентом линейного расширения α_л = 1/l(Δl/ΔТ)_Ξ, где Δl — изменение линейного размера, ΔV — объёма тела, ΔТ — температуры, индекс Ξ указывает на условия теплового расширения (обычно при постоянном давлении). Для изотропных тел α_υ = 3α_л.

* * *

ТЕПЛОВО́Е РАСШИРЕ́НИЕ, изменение размеров тела при его нагревании; характеризуется коэффициентом объемного расширения, а для твердых тел и коэффициентом линейного расширения, где l — изменение линейного размера, DV — объема тела, DT — температуры, индекс указывает на условия теплового расширения (обычно при постоянном давлении). Для изотропных тел a_v = 3a_л.

изменение размеров тела в процессе его изобарич. нагревания (при пост. давлении). Т. р. характеризуется температурным коэффициентом объёмного расширения у, к-рый равен отношению относит. изменения объёма тела при его изобарич. нагревании к приращению темп-ры: у = (l/V)(dV/dТ)_p, где V - объём, Т - термодинамич. темп-pa, р - давление. Для большинства тел у > 0 (исключением является, напр., вода, у к-рой в интервале темп-р от О "С до 4 °С у < 0). Для идеального газа у = 1/Т, у жидкостей и твёрдых тел зависимость у от Г значительно слабее. Для твёрдых тел наряду с у вводят температурный коэффициент линейного расширения а, равный отношению относит. изменения длины тела вдоль рассматриваемого направления при изобарич. нагревании тела к приращению темп-ры: а = (1/l)(дl/дТ)_р, где l - длина тела. Для изотропных тел у = 3a.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ — изменение размеров и формы тел при их нагревании. Различие в силах сцепления между молекулами тела в различных его агрегатных состояниях (см.) сказывается на величине Т. р. Твёрдые тела, молекулы которых сильно взаимодействуют, расширяются мало, жидкости расширяются больше, газы — сильнее всего. Т. р. тел при нагревании характеризуется температурным объемным коэффициентом термического расширения (для газов он равен V₂₇₃), а для твёрдых тел наряду с ним вводится линейный коэффициент термического расширения. Существуют вещества (вода, чугун, висмут), которые в определённом интервале температур при нагревании сжимаются. Т. р. тел учитывается при конструировании всех сооружений, установок, приборов, машин и т.д., работающих в переменных температурных условиях.