Теплове розширення
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Теплове розширення

Теплове розширення, зміна розмірів тіла в процесі його нагрівання. Кількісно Т. р. при постійному тиску характеризується ізобарним коефіцієнтом розширення (об'ємним коефіцієнтом Т. р.) . Практично значення а визначається із співвідношення, де  -об'ем газу, рідини або твердого тіла при температурі Т 2 > T 1 , V — вихідний об'єм тіла (різниця температур T 2 T 1 береться невеликою). Для характеристики Т. р. твердих тіл поряд з а вводять коефіцієнт лінійного T. р., де l — первинна довжина тіла уздовж вибраного напряму. У загальному випадку анізотропних тіл, причому відмінність або рівність лінійних коефіцієнтів Т. Р.  уздовж кристалографічних осей х, в, z визначається симетрією кристала. Наприклад, для кристалів кубічної системи, так само як і для ізотропних тіл,  і . Для більшості тіл а > 0, але існують виключення, наприклад вода при нагріві від 0 до 4 °С при атмосферному тиску стискується (а < 0). Залежність а від Т найбільш помітна в газів (для ідеального газу a = 1 /t ) , в рідин вона виявляється слабкіше. В ряду речовин в твердому стані — кварцу, інвару і інших — коефіцієнт а малий і практично постійний в широкому інтервалі температур. При T ® 0 коефіцієнт Т. р. a а ® 0.

Значення ізобарічеського коефіцієнта розширення деяких газів,

рідин і твердих тіл при атмосферному тиску

Коефіцієнт об'ємного розширення

Коефіцієнт лінійного розширення

Речовина

Температура °С

a×10 3 , (°C) –1

Речовина

Температура °С

a×10 6 , (°C) –1

Гази

Гелій

Водень

Кисень

Азот

Повітря (без СО 2 )

Рідини

Вода

Ртуть

Гліцерин

Бензол

Ацетон

Етиловий спирт

 

0—100

»

»

»

»

 

10

20

80

20

»

»

»

»

 

3,658 3,661 3,665 3,674 3,671

 

0,0879 0,2066 0,6413 0,182 0,500 1,060 1,430 1,659

Тверді тіла

Вуглець

   алмаз

   графить

Кремній

Кварц

   || осі

   ^оси

   плавлений

Скло

   крон

   флінт

Вольфрам

Мідь

Латунь

Алюміній

Залізо

 

 

20

»

3—18

 

40

40

0—100

 

0—100

0—100

25

25

20

25

25

 

 

1,2

7,9

2,5

 

7,8

14,1 0,384

 

~9

~7

4,5

16,6

18,9

25

12

  Т. р. газів обумовлено збільшенням кінетичної енергії часток газу при його нагріві і здійсненням за рахунок цієї енергії роботи проти зовнішнього тиску. В твердих тіл і рідин Т. р. пов'язано з несиметричною (ангармонізмом) теплових коливань атомів, завдяки чому міжатомні відстані із зростанням Т збільшуються. Експериментальне визначення а і а л здійснюється методами дилатометрії . Т. р. тіл враховується при конструюванні всіх установок, приладів і машин, що працюють в змінних температурних умовах.

  Літ.: Новікова С. І., Теплове розширення твердих тіл, М., 1974; Гиршфельдер Дж., Кертісс Ч., Берд Р., Молекулярна теорія газів і рідин, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1961; Перрі Д же., Довідник інженера-хіміка, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 1, Л., 1969.