Hőtágulás szilárd testek esetén

Az előadások a következő témára: "Hőtágulás szilárd testek esetén"— Előadás másolata:

1 Hőtágulás szilárd testek esetén
(az a fizikai jelenség, amikor valamely anyag a hőmérsékletének változásával megváltoztatja a méretét.)

2 Ha melegítünk egy szilárd testet, a benne lévő részecskék nagyobb tágassággal kezdenek rezegni. Ezzel a mozgással egyre távolabb kerülnek egymáshoz, vagyis egyre nagyobb hely kell nekik. Minél jobban felmelegítjük a testet, annál nagyobb mértékben fog nőni a test térfogata, mert a benne rezgő részecskék egyre nagyobb területet igényelnek a mozgásukhoz.

3 A szilárd anyagoknak állandó alakjuk, így velük kapcsolatban
hosszirányú és térfogati hőtágulásról beszélhetünk.

4 Hosszú csővezetékek építésekor a hőtágulás káros hatásának kiküszöbölésére helyenként jellegzetes kanyarulatot, úgynevezett lírát illesztenek a hálózatba. A hajlításkor létrejövő mechanikai feszültségek sokkal kisebbek, mint a megnyúláskor keletkezők, ezért így elkerülhetők a csővezetékek törései.

5 A vashidak egyik vége görgőkön nyugszik, hogy a híd alakja a hőtágulás közben ne változzon.

6 Gyakran figyelhetünk meg fésűszerű illesztéseket hidak egymással találkozó szerkezeti elemei között.

7 Régebben a vasúti és a villamos sínszakaszok között hézagokat vagy hosszanti hasítékokat hagytak a szabad tágulás biztosítására. Újabban a síneket összehegesztik, és betontalpakhoz rögzítik.

8 A bimetall két különböző fémből áll, melyeket összeszegecselnek
A bimetall két különböző fémből áll, melyeket összeszegecselnek. Hőmérséklet változáskor a két fém különböző mértékben tágul, illetve húzódik össze, ezért a bimetall meghajlik. Így működnek a tűzhelyek, vízmelegítők, vasalók, hajsütővasak, fűtőberendezések és a tűzjelzők is.

9 Ha gondosan megfigyeljük egy elektromos távvezeték belógását a tartóoszlopok között télen és nyáron, akkor észrevehetjük, hogy a nyári belógás szemmel láthatóan nagyobb a télinél.

10 A hordókra, fakerekekre a vasabroncsot erősen felmelegítve húzzák rá
A hordókra, fakerekekre a vasabroncsot erősen felmelegítve húzzák rá. Mert a felmelegített és kitágult vasabroncs újra lehűlve erősen rászorul a fa dongákra, fadarabokra.

11 A parketták, betonjárdák vagy a díszburkolat elhelyezésekor hézagot kell hagyni. Hő hatására általában nő a szilárd testek térfogata. A vájatokkal előzhető meg a repedés. A hőmérséklet növekedésekor a a hézagokba tágulhatnak, így nem domborodik fel a parketta, járda vagy a díszburkolat.

12 közel azonos a hőtágulása.
Az építkezéseknél azért használnak vasbeton szerkezetet, mert a vasnak és a betonnak közel azonos a hőtágulása.

13 Vastag falú üvegpoharak gyakran eltörnek, ha forró vízzel töltjük meg
Vastag falú üvegpoharak gyakran eltörnek, ha forró vízzel töltjük meg. Az üveg rossz hővezető. Miközben a pohár belseje gyorsan felmelegszik, és próbál kitágulni, a pohár külseje hideg marad. A fellépő mechanikai feszültségek eltörhetik a poharat. A hőálló edények olyan különleges összetételű üvegből készülnek, melyek hőtágulása rendkívül csekély, ezért bennük nem jönnek létre károsítóan nagy belső feszültségek.

14 A vonatok kerekei jellegzetes kattogó hangok adnak
A vonatok kerekei jellegzetes kattogó hangok adnak. Ennek oka az, hogy a síneket nem illesztik szorosan össze, így nagy nyári felmelegedéskor sem szorulnak annyira egymáshoz, ami a pálya eldeformálódásához vezetne. A mai vasúti pályaépítési technika már képes olyan erős rögzítéseket használni, hogy a síneket egymáshoz lehet hegeszteni, mégsem történik káros mértékű deformáció a hőtágulás hatására. Ez a pályaépítési mód tette lehetővé a modern, nagysebességű vasúti közlekedést. Ha mégsem sikerül elég erős pályát építeni, akkor meghökkentően nagy károsodás jöhet létre.

15 A fogtömésre még használnak amalgámot
A fogtömésre még használnak amalgámot. Egyik tulajdonsága, hogy a hőtágulása megegyezik a fogéval. Ez miért fontos? Mert ha kisebb lenne a hőtágulása, akkor hideg ételek fogyasztásakor szétfeszítené a fogat. Forró ételek fogyasztásakor elválna a fog anyagától hiszen kevésbé nőne a térfogata és az étel a tömés alá kerülne. Ha nagyobb lenne a hőtágulása, mint a fogé, akkor hideg ételek fogyasztásakor válna el a fog anyagától és az étel a tömés alá kerülne. Forró ételek fogyasztásakor szétfeszítené a fogat.

16 Miért lehet a beszorult csavart úgy meglazítani, hogy a csavaranyát hirtelen megmelegítjük? Mert a hirtelen melegítés hatására a csavaranya jobban kitágul, mint a benne lévő csavar. *** A húros hangszereket hőmérséklet-változás esetén újra kell hangolni. Vajon miért? A hangszer fa teste és a húrok is tágulnak, de nem egyforma mértékben. *** A Balaton jege hideg téli napokon időnként hosszan megreped, a jég szétnyílik. Ezt nevezzük rianásnak. Mi a rianás oka? A jég összehúzódik a melegedés következtében.

17 Szilárd testek hőtágulása függ
A test hőmérséklet-emelkedésétől A test eredeti méretétől A test anyagi minőségétől

18 Hőtágulás folyadékok esetén

19 A folyadékok térfogata állandó
A folyadékok térfogata állandó. Ez azonban csak akkor igaz, ha a folyadék hőmérséklete nem változik. A folyadékoknak nincsen állandó alakjuk, így velük kapcsolatban csak térfogati hőtágulásról beszélhetünk.

20 Térfogata +4˚C-on a legkisebb, sűrűsége pedig a legnagyobb.
A víz nem követi a folyadékokra általában érvényes térfogati hőtágulási törvényt. 0 ºC-tól 4 ºC-ig nemhogy tágulna, hanem összehúzódik. Térfogata +4˚C-on a legkisebb, sűrűsége pedig a legnagyobb. Fontos szerepe van a tavak és a folyók befagyásakor.

21 Amikor a tó lehűl, a felszínén lévő lehűlt víz a tó aljára kerül, mert sűrűsége nagyobb. Amikor a víz teljes mélységben eléri a 4 ºC-ot, akkor az áramlás, süllyedés megszűnik. A felszínhez közeli víz tovább hűl, de ez a réteg már nem süllyed le, mert sűrűsége kisebb, mint a 4 ºC-os víz sűrűsége. Lassan a víz felszínén jég képződik, amely úszik a vízen. A keletkező jég –rossz hővezető. Ha a tó, folyó nem túl sekély, akkor az alján mindig marad víz, amely biztosítja az állatok és a növények túlélését a nagy hidegben is. A víz tehát felülről lefelé fagy meg, míg minden más folyadék alulról felfelé.

22 Magyarázd el a központi rendszer működését
Magyarázd el a központi rendszer működését! Rajzold be nyilakkal az áramlás irányát. A kazánban felmelegedő víz sűrűsége …………....… ,ezért a csőben ………..….. mozog. A radiátorban a meleg víz ….……… , ezzel ………….... környezetét. A ……….. víz helyére …………. víz áramlik, ahol a kazánban újra …………..., és a folyamat kezdődik elölről. A víz addig kering a rendszerben, amíg………………………………..…

23 A családi házak központi fűtése nem zárt rendszer, a padláson van egy nyitott tartály. Miért van szükség a kiegyenlítő tartályra? A rendszerben víz szállítja a hőt. A hőtágulás miatt megnő a víz térfogata. Ha nem lenne egy nyitott kiegyenlítő tartály, akkor megnőne a nyomás, ami szétnyomhatná a rendszert.

24 Folyadékos hőmérők A zárt szűk csőben lévő folyadék a hőtágulás elvén működik. A leggyakrabban használt hőmérőfolyadék a higany és az alkohol. A higanyos hőmérők -30°C és 300°C között, alkoholos -100 °C és kb. 750°C közötti hőmérséklet mérésére alkalmasak.

25 Miért nem szabad a benzintartályt, autó benzin tankját nyáron tele tankolni?
Benzin nagyon gyorsan tágul hőmérséklet növekedés hatására. Így a tároló edényt szétnyomja és maradandó károsodás éri a tároló edényt.

26 A folyadékok hőtágulása függ
Hőmérséklet-emelkedésétől A folyadék eredeti térfogatától A folyadék anyagi minőségétől

27 Miért kell ősszel elzárni a kerti csapot és kiengedni a kerti vezetékből az összes vizet?
A fagyáskor táguló (növekvő térfogatú) víz szétrepeszti a töltött vízvezetéket. A víznek fagyáskor bekövetkező térfogat-növekedése igen nagy jelentőségű a földfelszín alakulásában: a kőzetek repedéseiben és pórusaiban tárolt víz megfagyva szétfeszíti a sziklákat, így aprózódnak el a kőzetek is.

28 Hőtágulás gázok esetén

29 A gázok mindig kitöltik a rendelkezésükre álló teret
A gázok mindig kitöltik a rendelkezésükre álló teret. Ezért nehezebben értelmezhető a hőtágulás. A hő hatására a gáz hőmérséklete megnő, és ha nem zárt tartályban van, akkor megnövekszik a térfogata. Ha zárt tartályban van, akkor a nyomása nő meg.

30 Ha egy levegővel teli lombikot folyadékcseppel lezársz, melegítéskor a csepp elindul felfelé.
A hőmérséklet-növekedéskor a gázok részecskéi is egyre gyorsabban mozognak, egyre inkább tágulnak. A hőtágulás mértéke azonos körülmények között a különféle gázoknál azonos mértékű lesz, vagyis nem függ a gáz anyagától..

31 Miért lesz keményebb a kerékpár felfújt gumikereke, ha erős napsugárzás éri? A gumiban levő gáz mennyisége változatlan, térfogata is gyakorlatilag változatlan, hőmérséklete viszont nő, így a gázrészecskék gyakrabban és erőteljesebben ütköznek a tömlő falába. *** Miért nem szabad a gázpalackokat tűző napon hagyni? Változatlan gázmennyiség és változatlan térfogat mellett nő a gáz hőmérséklete, így a gázrészecskék gyakrabban és erőteljesebben ütköznek, ez robbanást eredményezhet.

32 A gázok hőtágulása függ
A hőmérséklet-emelkedéstől A gáz eredeti térfogatától Az anyagi minőségtől NEM függ!!!