Cómo medir expansión lineal en un sólido debido al aumento de la temperatura

Cuando se habla de la expansión de un sólido en cualquiera de las dimensiones bajo la influencia del calor, que estás hablando expansión lineal. Gracias a la física, se puede medir la cantidad de un sólido ampliará basado en la cantidad de sus cambios de temperatura.

La figura muestra una imagen de este fenómeno.

Bajo la expansión térmica, el cambio de un objeto sólido de longitud,

es proporcional al cambio en la temperatura,

Usted puede mostrar esta relación matemáticamente.

Nota: Este ejemplo utiliza un subíndice 0 (L₀, por ejemplo), que es común en los textos para estos tipos de ecuaciones.

En primer lugar, supongamos que eleva la temperatura de un objeto un poco:

El cambio de temperatura produce una expansión en cualquier dimensión lineal de

Cuando se calienta un sólido, el sólido se expande por un pequeño tanto por ciento, y ese porcentaje es proporcional al cambio en la temperatura. En otras palabras,

es proporcional a

La constante de proporcionalidad, que le ayuda a decir exactamente cuánto un objeto se expandirá, depende del material que se está trabajando. La constante de proporcionalidad es la coeficiente de expansión lineal, que le da el símbolo

Usted puede escribir esta relación como una ecuación de esta manera:

Sin embargo, debido a que las unidades de Celsius y Kelvin son del mismo tamaño, una diferencia de temperatura medida en grados Celsius es de la misma magnitud cuando se mide en kelvin. Por lo tanto, para convertir el coeficiente de expansión lineal de grados Celsius a grados Kelvin, es suficiente con cambiar los símbolos.

Un montón de proyectos de construcción toma expansión lineal en cuenta. A menudo se ve puentes con " juntas de dilatación " conectar el puente a la superficie de la carretera. Como las temperaturas aumentan, estas articulaciones permiten que los materiales del puente se expandan sin deformarse.

He aquí un ejemplo basado en la construcción. Digamos que usted está llamado hasta la salida de un nuevo ferrocarril. Te fijas bien en los carriles de 10.0 metros de largo, notando que son solamente 1.0 milímetros aparte en los extremos. "? ¿Cuánto más caliente qué moverse por estas partes durante el verano " usted pregunta.

"? Hotter " las carcajadas diseñador jefe. " Usted tiene miedo de los carriles será ¿derretir?"

Todo el mundo Snickers a su ignorancia como usted comprueba su almanaque, que le dice que usted puede esperar de los carriles para obtener 50 grados centígrados más caliente durante un verano normal. El coeficiente de dilatación lineal para el acero que los rieles están hechos de es de aproximadamente

Entonces, ¿cuánto será el riel típica expandirse durante la parte caliente del verano? Tu sabes

La conexión de los números que da la expansión:

En otras palabras, se puede esperar de los carriles para ampliar

o 6.0 milímetros, en el verano. Sin embargo, los rieles son solamente 1.0 milímetros de diferencia. La compañía del ferrocarril está en problemas.

Te ves en el jefe de diseño y dices: " Tú y yo estamos a punto de tener un agradable, larga conversación acerca de la física ".