Hvad er stigningen i volumen, der opstår, når et system får termisk energi?

Termisk ekspansion er tendensen til stof til at ændre volumen som respons på temperaturændringer.

* faste stoffer: Udvid i alle tre dimensioner (længde, bredde og højde), når den opvarmes. Dette skyldes, at atomerne vibrerer mere kraftigt ved højere temperaturer og skubber hinanden længere fra hinanden.

* væsker: Udvid på lignende måde som faste stoffer, skønt deres ekspansion normalt er mere markant.

* Gasser: Udvid markant, når det opvarmes. Dette skyldes den øgede kinetiske energi fra gasmolekylerne, hvilket får dem til at bevæge sig hurtigere og kollidere med containervæggene oftere.

Mængden af ​​ekspansion afhænger af:

* Materialet: Forskellige materialer udvides til forskellige hastigheder. For eksempel udvides stål mere end kobber til den samme temperaturændring.

* Temperaturændringen: Jo større temperaturændring er, jo større er udvidelsen.

* det oprindelige bind: Et større volumen vil opleve en større volumenændring for den samme temperaturændring.

Praktiske eksempler på termisk ekspansion:

* broer: Huller er indbygget i broer for at muliggøre ekspansion og sammentrækning på grund af temperaturændringer.

* termometre: Udvidelsen af ​​kviksølv eller alkohol i et glasrør bruges til at måle temperaturen.

* bimetalliske strimler: Disse bruges i termostater og andre enheder, hvor en ændring i temperatur skal detekteres.

Formel til termisk ekspansion:

Ændringen i volumen (ΔV) på grund af termisk ekspansion kan beregnes ved hjælp af formlen:

Δv =V₀ * β * ΔT

Hvor:

* ΔV er ændringen i volumen

* V₀ er det oprindelige bind

* β er volumenudvidelseskoefficienten for materialet

* ΔT er ændringen i temperatur

Det er vigtigt at bemærke, at denne formel gælder for ensartede isotrope materialer og kan tilpasses til lineær ekspansion (ændring i længde) eller områdeudvidelse (ændring i overfladeareal).