Page 67 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

W jaki sposób rozszerzają się ciała stałe?

Wraz ze wzrostem temperatury jedne substancje rozsze- Tabela 8. Przyrosty długości wybranych substancji
rzają się bardziej, inne mniej. Zazwyczaj zmiany roz- Przyrost długości w mm
miarów ciał są niewielkie, ale ciała rozszerzają się, po- Substancja
dobnie jak kulka, we wszystkich kierunkach. Mówimy aluminium 2,3
wtedy o rozszerzalności objętościowej ciał. W przypadku mosiądz 1,9
ciał bardzo długich, czyli takich, u których jeden wymiar
znacznie odbiega od pozostałych, najczęściej mówimy miedź 1,6
o rozszerzalności liniowej. stal 1,3
Tabela obok przedstawia wydłużenie (przyrost dłu- żelazo 1,2
gości) 1 metra substancji przy wzroście temperatury
o 100°C. szkło okienne 0,9

Oznacza to, że np. pręt aluminiowy o długości l 0 = 1 m po ogrzaniu o 100°C jest dłuższy o 2,3 mm i jego długość
końcowa l = 1,0023 m.
przyrost długości = długość końcowa – długość początkowa

Δl = l – l 0

Przyrost długości pręta – z dobrym przybliżeniem – jest wprost proporcjonalny do przyrostu temperatury ciała Δt.
Δl ~ Δt

Oznacza to, że ten pręt aluminiowy po ogrzaniu o Δt = 200°C wydłuży się o Δl = 4,6 mm.

Zastosowanie zjawiska rozszerzalności ciał stałych
Informacje o rozszerzalności temperaturowej ciał stałych mają ogromne znaczenie w życiu codziennym. Ponieważ w na-
szej strefie klimatycznej temperatury mogą wahać się od ok. –20°C do ok. +30°C, konstruktorzy dużych stalowych obiek-
tów, np. mostów, szyn kolejowych, linii przesyłowych (il. 3.8, 3.9), muszą zastosować różne rozwiązania uwzględniające
zmiany długości obiektów w poszczególnych porach roku. Zjawisko rozszerzalności ciał stałych ma również szerokie za-
stosowanie. W wielu urządzeniach stosuje się bimetal (il. 3.10), składający się z dwóch warstw substancji (np. miedź i że-
lazo, inwar i mosiądz) o różnej rozszerzalności. Podczas ogrzewania bimetal wygina się, gdyż jeden z metali rozszerza się
bardziej niż drugi. Bimetal znalazł zastosowanie w czujnikach różnych urządzeń – piecyków, pralek, lodówek, żelazek.

3.8 Linia sieci wysokiego napięcia 3.9 Linia sieci wysokiego napięcia 3.10 Ogrzewany bimetal
latem zimą

65