Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

HŐTAN 2. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "HŐTAN 2. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA."— Előadás másolata:

1 HŐTAN 2. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA

2 1. SZILÁRD TESTEK LINEÁRIS HŐTÁGULÁSA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA  A mindennapi élet tapasztalata, hogy távvezetékek nyáron jobban „belógnak”, mint télen, azaz nyáron hosszuk megváltozik, míg keresztmetszetük változása nem ilyen szembetűnő.  Ha a szilárd test keresztmetszete a hosszhoz képest elhanyagol- ható, akkor lineáris hőtágulásról beszélünk. Pl. sínek távvezetékek.  Kísérlet EMELTYŰS PIROMÉTERrel Mérési tapasztalat: a hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező hosszváltozás egyenesen arányos - a hőmérséklet megváltozásával (  T) - eredeti hosszal (l o ) Tehát:  l  l o   T.

3 1. SZILÁRD TESTEK LINEÁRIS HŐTÁGULÁSA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA  Ha két mennyiség egyenesen arányos, hányadosuk állandó, ez az állandó az adott anyag minőségére jellemző érték: lineáris hőtágulási együttható A lineáris hőtágulási együttható megmutatja, hogy mennyivel változik meg a test hossza az eredeti hosszhoz viszonyítva. Jele: , mértékegysége 1/K, vagy 1/  C.  Egyes anyagok lineáris hőtágulási együtthatója

4 2. A HŐTÁGULÁS ANYAGSZERKEZETI MAGYARÁZATA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA  A hőtágulás anyagszerkezeti magyarázata: Az anyag atomjai/molekulái magasabb hőmérsékleten intenzívebb rezgőmozgást végeznek, az intenzívebb mozgáshoz pedig nagyobb térre van szükség. Ennek következtében az atomok/molekulák távolabb kerülnek egymástól. Az anyag kitágul.

5 3. TÉRFOGATI HŐTÁGULÁS SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA  A magyarázat alapján egyértelmű, hogy a hőmérséklet növekedés hatására bekövetkező tágulás mindig, minden irányban végbe megy. A lineáris hőtágulásnál is van keresztmetszeti hőtágulás, de az elhanyagolható a hosszanti hőtáguláshoz képest. A lineáris hőtáguláshoz hasonlóan a térfogati hőtágulás esetében a térfogat növekedés egyenesen arányos: - a hőmérséklet megváltozásával (  T) - eredeti térfogattal (V o ) Tehát:  V  V o   T. Az arányossági tényező az anyag térfogati hőtágulási együtthatója → . A térfogati hőtágulási együtthatóra teljesül:  ≈3 .

6 4. ÜREGEK TÁGULÁSA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA  Kísérlet Gravesande készülékkel. A Gravesande készülék egy fémgömbből és egy akkora átmérőjű fémgyűrűből áll, amelyen a gömb éppen átfér. (1) Ha a fémgömböt kellően magas hőmérsékletre melegítjük akkor már nem fér át a fémgyűrűn. A kísérlet jól mutatja, hogy a fémgolyó melegítés következtében–szemmel nem látható módon–kitágul. (2) Most melegítsük fel a fémgyűrűt is. Azt tapasztaljuk, hogy a golyó újra átfér a fémgyűrűn. A kísérlet eredményéből arra következtetünk, hogy az üreges testek (gyűrű) ugyanúgy tágulnak, mint a tömör testek (golyó).

7 5. HÉTKÖZNAPI PÉLDÁK HŐTÁGULÁSRA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 1) Hidak szerkezete. A híd szerkezetének csak egyik vége rögzített, másik vége „görgőkön nyugszik, amelyen a híd „szabad” pillérje hőmérséklet növekedés, illetve csökkenés esetén el tud gördülni. Így kényelmesen tud tágulni, illetve összemenni. Ahhoz, hogy a híd tudjon „hová” tágulni, a felső szerkezetébe egy- másba csúszásra képes elemeket, úgynevezett fésűket iktatnak be.

8 5. HÉTKÖZNAPI PÉLDÁK HŐTÁGULÁSRA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 2) Sínek, távvezetékek. A síneket, távvezetékeket 15  C-on (  3  C) rakják le, illetve szerelik fel. Továbbá a sínek anyagát speciálisan választják meg, hogy minél kisebb mértékű legyen a hőtágulása. Régebben réseket építettek a sín elemei közé, ezért „zakatolt” a vonat. Ma ez már akadályozná a nagy sebességgel haladó vonatok mozgását, így ma már erős rögzítéssel oldják meg a problémát. A tágulni „akaró” sínben nagy erők lépnek fel. Ha a rögzítés mégsem elég erős, akkor ezek az erők nagy károkat tudnak okozni.

9 5. HÉTKÖZNAPI PÉLDÁK HŐTÁGULÁSRA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 3) Abroncsok Régen a hintók, szekerek kerekét fából készítették. Mivel a fa nagyon gyorsan elkopik, vasból készült abroncsot húztak rá. Az abroncsot felmelegítették, ráhúzták a kerékre, lehűléskor az abroncs rászorult a kerékre. Ma is ezt a technológiát alkalmazzák a vasúti szerelvények kerekeihez. Mivel a nagy kopás- állóságú fém drága, gazdaságilag nem éri meg az egész kereket abból készíteni. Ezért a vasúti szerelvények kétféle fémből készülnek: egy belső rész és egy nagy kopásállósággal rendelkező külső részből.

10 5. HÉTKÖZNAPI PÉLDÁK HŐTÁGULÁSRA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 4) Bimetál szalag „Bimetál” - „kettős fém”. Két különböző hőtágulási együt- thatójú fém összeszegecselve. Melegítéskor a bimetál ívben meghajlik, a nagyobb mértékben táguló lemez a hosszabb, külső ívet képezi. Alkalmazása: 1) Bimetál hőmérő: spirálisan feltekert bimetál szalag, amely melegedve, kitágulva a hozzá rögzített mutatóval elcsavarodik. 2) Bimetál megszakító: túlmelegedés esetén megszakítja az áramkört.

11 5. HÉTKÖZNAPI PÉLDÁK HŐTÁGULÁSRA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 5) Vasbeton szerkezet Az építkezések során gyakran használnak vasbeton szerkezetet. Hőtágulás szempontjából azért előnyös a használatuk, mert a vasnak és a betonnak nagy közelítéssel azonos a hőtágulási együtthatója, így azonos mértékben tágul, s nem keletkezik a vasbetonban feszítőerő hőmérsékletváltozás hatására. 6) Kvarcedények Ha egy üvegpoharat meleg vasra helyezünk elrepedhet. Ugyanis az üveg egyik része jobban, másik része kevésbé melegedik fel, így az egyik része jobban tágul, a másik kevésbe. A különböző tágulás következtében ébredő erők megrepesztik az üveget. A kvarcnak nagyon kicsi a hőtágulási együtthatója, így melegedéskor nem lépnek fel feszítőerők és nem reped el.

12 6. TUDÁSPRÓBA SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 1)Milyen feltétel mellett beszélhetünk lineáris hőtágulásról? 2)Mitől függ a szilárd testek lineáris hőtágulása? 3)Mit mutat meg a lineáris hőtágulási együttható? 4)Mi a hőtágulás szerkezeti magyarázata? 5)Mitől függ a testek térfogati hőtágulása? 6)Mit tudunk mondani az üreges testek hőtágulásáról? 7)Hogyan védekeznek a hidak esetében a hőtágulással szemben? 8)Mire kell ügyelni a sínek lerakásakor? Miért nem zakatolnak már a vonatok? 9)Használnak-e még valahol abroncsot? Ha igen hol és miért? 10)Miért célszerű a vasbeton szerkezetek használata? 11) Miért jobbak a kvarcból készült edények? 12)Mi a bimetál szalag? Hol használjuk?

13 7. FELADATOK SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA 1)Mennyivel változik meg a 300 m hosszú híd hossza, ha reggeltől délig 20 0 C-t nő a hőmérséklet? α = 1,2· / 0 C 2)Egy 30 km-es távvezetékhez alumínium drótot használtak fel. Milyen hosszú a távvezeték télen – 20 0 C-on, és nyáron 40 0 C-on, ha a szereléskor 15 0 C volt a hőmérséklet? α = 2,4· / 0 C 3)Egy szegecs átmérője 20,02 mm 20 0 C-on. Hány fokra kell hűteni, hogy beleférjen egy 20 mm átmérőjű lyukba? α = 1,2· / 0 C 4)Egy acélgolyó átmérője 0 0 C-on 4,16 cm, egy alumíniumlemezen lévő lyuk átmérője szintén 0 0 C-on 4,1 cm. Hány fokra kell melegíteni a golyót, és a lyukat együtt, hogy átférjen a golyó a lemezen? α Fe = 1,2· / 0 C; α Al = 2,4· / 0 C


Letölteni ppt "HŐTAN 2. KÉSZÍTETTE: SZOMBATI EDIT SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA."

Hasonló előadás


Google Hirdetések