PELEBARAN HABA: PEKALI, JENIS DAN LATIHAN - FIZIKAL - 2025

The pengembangan haba meningkat atau pengubahan pelbagai dimensi metrik (seperti panjang atau jumlah) yang menjalani objek fizikal atau badan. Proses ini berlaku kerana kenaikan suhu di sekitar bahan. Sekiranya dilatasi linear, perubahan ini berlaku hanya dalam satu dimensi.

Pekali pengembangan ini dapat diukur dengan membandingkan nilai magnitud sebelum dan sesudah proses. Sebilangan bahan mengalami kebalikan dari pengembangan haba; iaitu, ia menjadi "negatif". Konsep ini mencadangkan agar beberapa bahan berkontrak apabila terkena suhu tertentu.

Pengembangan haba di dalam air

Untuk pepejal, pekali pengembangan linier digunakan untuk menggambarkan pengembangannya. Sebaliknya, untuk cecair pekali pengembangan volumetrik digunakan untuk melakukan pengiraan.

Sekiranya pepejal dikristal, jika isometrik, pengembangannya akan umum pada semua dimensi kristal. Sekiranya tidak isometrik, pekali pengembangan yang berbeza dapat dijumpai di seluruh gelas, dan ukurannya akan berubah apabila suhu berubah.

Pekali dilatasi terma

Pekali pengembangan haba (Y) ditakrifkan sebagai radius perubahan yang melaluinya suatu bahan yang dilalui akibat perubahan suhunya. Pekali ini diwakili oleh simbol α untuk pepejal dan β untuk cecair, dan dipandu oleh Sistem Unit Antarabangsa.

Pekali pengembangan haba berbeza-beza berkaitan pepejal, cecair atau gas. Masing-masing mempunyai keanehan yang berbeza.

Sebagai contoh, pelebaran pepejal dapat dilihat sepanjang panjang. Pekali volumetrik adalah salah satu yang paling asas dari segi bendalir, dan perubahannya dapat dilihat dalam semua arah; Pekali ini juga digunakan semasa mengira pengembangan gas.

Pengembangan haba negatif

Pengembangan haba negatif berlaku pada beberapa bahan yang, bukannya meningkat dalam ukuran dengan suhu tinggi, berkontraksi kerana suhu rendah.

Jenis pengembangan haba ini biasanya dilihat pada sistem terbuka di mana interaksi arah diperhatikan - seperti dalam ais - atau dalam sebatian kompleks - seperti yang berlaku pada beberapa zeolit, Cu2O, antara lain.

Begitu juga, beberapa penyelidikan menunjukkan bahawa pengembangan haba negatif juga berlaku dalam kisi komponen tunggal dalam bentuk padat dan dengan interaksi daya pusat.

Contoh jelas pengembangan haba negatif dapat dilihat ketika kita menambahkan ais ke segelas air. Dalam kes ini, suhu tinggi cairan di atas ais tidak menyebabkan peningkatan ukuran, tetapi ukuran ais dikurangkan.

Jenis-Jenis

Ketika menghitung pengembangan objek fizikal, harus dipertimbangkan bahawa, bergantung pada perubahan suhu, objek tersebut dapat meningkat atau mengecil.

Beberapa objek tidak memerlukan perubahan suhu yang drastik untuk mengubah ukurannya, jadi kemungkinan nilai yang dikembalikan oleh pengiraan adalah rata-rata.

Seperti proses apa pun, pengembangan haba dibahagikan kepada beberapa jenis yang menjelaskan setiap fenomena secara berasingan. Bagi pepejal, jenis pengembangan haba adalah pengembangan linier, pengembangan volumetrik dan pengembangan permukaan.

Pelebaran linear

Satu variasi mendominasi dalam pelebaran linear. Dalam kes ini, satu-satunya unit yang mengalami perubahan adalah ketinggian atau lebar objek.

Kaedah mudah untuk mengira pelebaran jenis ini adalah dengan membandingkan nilai magnitud sebelum suhu berubah dengan nilai magnitud setelah perubahan suhu.

Pelebaran volumetrik

Dalam hal pengembangan volumetrik, cara menghitungnya adalah dengan membandingkan isipadu bendalir sebelum suhu berubah dengan isipadu bendalir setelah perubahan suhu. Formula untuk mengira ia adalah:

Pelebaran permukaan atau kawasan

Sekiranya pelebaran permukaan, peningkatan luas badan atau objek diperhatikan kerana perubahan suhu pada 1 ° C.

Pengembangan ini berfungsi untuk pepejal. Sekiranya kita juga mempunyai pekali linier, kita dapat melihat bahawa ukuran objek akan 2 kali lebih besar. Formula untuk mengira ia adalah:

A _f = A ₀

Dalam ungkapan ini:

γ = pekali pengembangan kawasan

A ₀ = Kawasan awal

A _f = Kawasan akhir

T ₀ = Suhu awal.

T _f = Suhu akhir

Perbezaan antara pelebaran kawasan dan pelebaran linier adalah bahawa pada yang pertama anda melihat peningkatan perubahan pada luas objek, dan pada yang kedua perubahannya adalah ukuran satu unit (seperti panjang atau lebar objek fizikal).

Contoh

Latihan pertama (pelebaran linear)

Rel yang membentuk landasan kereta api yang diperbuat daripada keluli mempunyai panjang 1500 m. Berapakah garis bujur apabila suhu meningkat dari 24 hingga 45 ° C?

Penyelesaian

Data:

Lo (panjang awal) = 1500 m

L _f (panjang akhir) =?

Ke (suhu awal) = 24 ° C

T _f (suhu akhir) = 45 ° C

α (pekali pengembangan linier yang sepadan dengan keluli) = 11 x 10 ^-6 ° C ^-1

Data diganti dengan formula berikut:

Walau bagaimanapun, anda mesti terlebih dahulu mengetahui nilai perbezaan suhu, untuk memasukkan data ini dalam persamaan. Untuk mencapai perbezaan ini, suhu tertinggi mesti dikurangkan dari yang paling rendah.

Δt = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C

Setelah maklumat ini diketahui, adalah mungkin untuk menggunakan formula sebelumnya:

Lf = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10 ^-6 ° C ^-1 )

Lf = 1500 m (1 + 2,31 x ^10-4 )

Lf = 1500 m (1.000231)

Lf = 1500.3465 m

Latihan kedua (peleburan dangkal)

Di sekolah menengah, kedai kaca mempunyai luas 1.4 m ^ 2, jika suhunya 21 ° C. Berapakah luas akhirnya apabila suhu meningkat hingga 35 ° C?

Penyelesaian

Af = A0

Af = 1.4 m ² 204.4 x 10 ^-6 ]

Af = 1.4 m ² . 1,0002044

Af = 1.40028616 m ²

Mengapa pelebaran berlaku?

Semua orang tahu bahawa semua bahan terdiri daripada pelbagai zarah subatom. Dengan mengubah suhu, sama ada menaikkan atau menurunkannya, atom-atom ini memulai proses pergerakan yang dapat mengubah bentuk objek.

Apabila suhu dinaikkan, molekul-molekul mula bergerak dengan cepat disebabkan oleh peningkatan tenaga kinetik, dan dengan demikian bentuk atau isipadu objek akan meningkat.

Sekiranya suhu negatif berlaku, sebaliknya berlaku, dalam hal ini isipadu objek cenderung berkontrak disebabkan suhu rendah.

Rujukan

1. Dilatasi Linear, Dangkal, dan Volumetrik - Latihan. Diselesaikan Dipulihkan pada 8 Mei 2018, dari Fisimat: fisimat.com.mx
2. Dilatasi Dangkal - Latihan yang Diselesaikan. Diakses pada 8 Mei 2018, dari Fisimat: fisimat.com.mx
3. Pengembangan Termal. Diakses pada 8 Mei 2018, dari Encyclopædia Britannica: britannica.com
4. Pengembangan Termal. Diakses pada 8 Mei 2018, dari Hyper Physics Concepts: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
5. Pengembangan Termal. Diakses pada 8 Mei 2018, dari Pembelajaran Lumen :ursus.lumenlearning.com
6. Pengembangan Termal. Diakses pada 8 Mei 2018, dari The Physics Hypertextbook: physics.info
7. Pengembangan Termal. Diakses pada 8 Mei 2018, dari Wikipedia: en.wikipedia.org.