Тепловое расширение твердых и жидких тел

 Тепловое расширение твердых и жидких тел

С изменением температуры твердых и жидких тел изменяются их размеры и объем. Длина l_t, твердого тела при температуре t °С определяется его длиной l0 при 0 °С, температурой t и коэффициентом линейного расширения α:

1)

Коэффициентом линейного расширении называется величина, равная среднему (в интервале температур от 0 °С до t °С) относительному удлинению тела:

(1/t)·(lt-l0)/l0 = α

Аналогично для объема тела

2)

где

β

—

коэффициент объемного расширения.

Коэффициентом объемного расширения называется величина, равная среднему (в данном интервале температур) относительному изменению объема тела:

β = (1/t)(vt-v0)/v0

Для твердого изотропного тела (свойства которого одинаковы по всем направлениям): β=3α.

Коэффициенты объемного и линейного расширения выражаются в град^-1.

Более точными являются формулы:

3)

где

a и b

—

коэффициенты, определяемые экспериментально для каждого вещества.

Коэффициенты линейного расширения изменяются с изменением температурного интервала нагрева тела.

Так, для железа l_t=l₀(1+117·10^-7t+4,7·10^-9t²); коэффициент линейного расширения железа при нагревании от 0 °С до 75 °С равен 1,21·10^-5 град^-1, а для интервала 0 °С – 750 °С равен 1,52·10^-5 град^-1.

При нагревании тел происходит изменение их плотности. Плотность тела при температуре t:

4)

где

ρ	—	плотность тела при 0 °С;
β	—	коэффициент объемного расширения.