Тепловое расширение тел при нагревании

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ ТЕЛ ПРИ НАГРЕВАНИИ [c.149]

ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА И ЕЕ ИЗМЕРЕНИЕ. РАСШИРЕНИЕ ТЕЛ ПРИ НАГРЕВАНИИ. КОМПЕНСАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ УДЛИНЕНИЙ [c.22]

В устройстве жидкостного термометра используется свойство расширения жидкостей при нагревании. В качестве рабочего тела обычно применяется ртуть, спирт, глицерин. Чтобы измерить температуру тела, термометр приводят в контакт с этим телом между телом и термометром будет осуществляться теплопередача до установления теплового равновесия. Масса термометра [c.76]

Потенциальная энергия взаимодействия двух атомов для отрицательных значений х обычно существенно отрицательна (т. е. соответствует отталкиванию), и поэтому S и х) положительны, что соответствует расширению твердых тел при их нагревании. Немногие известные случаи сжатия твердых тел при нагревании связаны преимущественно с эффектами магнитного упорядочения спинов электронов. Для сплавов с малым коэффициентом расширения, например таких, как инвар, тепловое расширение и магнитное сжатие взаимно компенсируют друг друга в той области температур, которая представляет практический интерес. [c.239]

Таким образом, расстояние между атомами, совершающими гармонические колебания, при нагревании не изменяется, так как их среднее смещение <л >=0, а следовательно, и тепловое расширение должно отсутствовать, что противоречит реальной ситуации. Все твердые тела при нагревании расширяются. Для большинства твердых тел относительное расширение при нагревании на ] К составляет примерно 10 =. В табл. 6.1 приведены значения температурных коэффициентов линейного расширения для некоторых изотропных веществ. [c.184]

При нагревании подавляющее большинство твердых тел испытывает расширение, приводящее к изменению их размеров. Различие коэффициентов теплового расширения (КТР) вызывает появление внутренних напряжений в пленках, покрытиях, адгезионных соединениях, сварных швах и т. д., что не всегда желательно и допустимо. Поэтому практически важным является согласование КТР материалов, идущих на изготовление РЭА. Для подбора этих материалов и направленного изменения их КТР требуется знание физической природы самого явления теплового расширения тел Рассмотрим кратко ее суть. [c.135]

Особенностью расширения воды объясняется то, что вода в прудах и озерах не промерзает зимой до дна. Осенью при охлаждении до температуры +4° она опускается на дно и на ее место снизу поступают более теплые слои воды. Здесь же надо обратить внимание обучаемых на то, что тепловое расширение тел имеет особенно большое значение. В подтверждение этого показать выведенную из работы разрывом часть газопровода в результате его расширения при нагревании или сжатия при охлаждении вслед-. ствие неправильной укладки. [c.34]

Тепловое расширение тел — расширение твердых тел при нагревании и обратное сжатие 1ИХ при охлаждении. Тепловое расширение тел используется, например, для надевания муфт на валы. При охлаждении размеры их уменьшаются, и они прочно и неподвижно удерживаются на своих местах. [c.346]

При нагревании твердого тела в обычных условиях, т. е. при постоянном атмосферном давлении, тело расширяется. Причина теплового расширения тел совершенно ясна, стоит только взглянуть на формулу для давления (11.10). При нагревании положительное тепловое давление Рт возрастает. Для того чтобы полное давление осталось неизменным, упругое давление р должно стать отрицательным, т. е. тело должно расшириться до тех пор, пока силы сцепления, удерживающие атомы в решетке, или отрицательное давление не уравновесят расталкивающее действие положительного теплового давления. Отсюда становится ясной связь между коэффициентами Грюнайзена, теплового расширения и сжимаемости, которая выражается формулой (11.15). В самом деле, небольшое расширение при постоянном давлении связано с небольшим нагреванием условием [c.545]

Линейное тепловое расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения средним коэффициентом линейного расширения) а в данном интервале температур. Если 0 — начальная длина тела при температуре 0, а А1=1 — / — увеличение длины тела при нагревании [c.171]

Громадное большинство оптически изотропных тел обладает статистической изотропией изотропия таких тел есть результат усреднения, обусловленного хаотическим расположением составляющих их молекул. Отдельные молекулы или группы молекул могут быть анизотропны, но эта. микроскопическая анизотропия в среднем сглаживается случайным взаимным расположением отдельных групп, и макроскопически среда остается изотропной. Но если какое-либо внешнее воздействие дает достаточно ясно выраженное преимущественное направление, то возможна перегруппировка анизотропных элементов, приводящая к макроскопическому проявлению анизотропии. Не исключена возможность и того, что достаточно сильные внешние воздействия могут деформировать даже вначале изотропные элементы, создавая и микроскопическую анизотропию, первоначально отсутствующую. По-види-мому, подобный случай имеет место при одностороннем сжатии каменной соли или сильвина (см. 142.) Достаточные внешние воздействия могут проявляться и при механических деформациях, вызываемых обычным давлением или возникающих при неравномерном нагревании (тепловое расширение и закалка), или осуществляться электрическими и магнитными полями, налагаемыми извне. Известны даже случаи, когда очень слабые воздействия, проявляющиеся при течении жидкостей или пластических тел с сильно анизотропными элементами, оказываются достаточными для создания искусственной анизотропии. [c.525]

Другой эффективный метод контроля качества клеевых соединений основан на том, что при нагревании тела расширяются. Причем если изделие состоит из нескольких материалов, то тепловое расширение их различно и зависит от коэффициента температурного расширения и, материала. [c.109]

Количественное определение температуры связано с использованием любого зависящего от степени нагретости свойства тела. Так, для измерения температур может быть использовано тепловое расширение жидкостей (ртутные, спиртовые термометры) или газов (газовые термометры). Часто применяются термометры сопротивления, в которых используется изменение при нагревании электрического сопротивления металлической нити, а также термопары, в которых измеряется напряжение термотока, развивающегося при нагревании спая двух металлов. [c.16]

Газообразное тело вследствие своей способности к большому расширению при нагревании наиболее подходит для использования его в качестве рабочего тела при превращении тепловой энергии в механическую. [c.16]

Коэффициент теплового расширения а равен относительному изменению при нагревании тела на I К [c.136]

Тепловое расширение — способность материала к изменению формы и размеров при его нагревании. Твердые тела расширяются при нагревании во всех направлениях (стержни и проволоки расширяются в основном в длину). [c.78]

С увеличением температуры тепловое движение частиц (атомов, ионов, молекул) усиливается, пока не достигается такая температура, при которой энергия колебаний решётки стано-г) вится сравнимой с энергией химической связи и близлежащие частицы обретают способность в той или иной степени преодолевать взаимное притяжение. В процессе нагревания тела происходит его тепловое расширение. Эти явления можно увязать в следующей простой модели (рис. 8). [c.42]

В качестве другого интересного примера термической генерации шума упомянем генерацию звука нагреванием поверхности твердого или жидкого тела электронной бомбардировкой и поглощением электромагнитной радиации. В [3, 4] приводятся результаты такого рода экспериментов и их обсуждение. Поверхность (предварительно зачерненная) облучалась светом от рубинового лазера или высокочастотными радиоимпульсами. При поглощении электромагнитной радиации поверхность нагревалась, и вследствие теплового расширения возникали упругие импульсы, распространяющиеся по образцу. Электронная бомбардировка поверхности также приводит к генерации упругих импульсов. [c.473]

Тепловым расширением называется способность различных тел, включая металлы, расширяться при нагревании. Объем и линейные размеры при этом увеличиваются. При охлаждении происходит обратное явление. Исключение составляет только вода, которая имеет наименьший объем и наибольшую плотность при 4° С. [c.33]

Газообразное тело вследствие своей способности к большому расширению при нагревании наиболее подходит для использования его в качестве рабочего тела при превращении тепловой энергии в механическую. В описанных ранее установках с паровой машиной и паровой турбиной рабочим телом служит водяной пар. [c.13]

Кстати отметим, что в терминах упругого давления тепловое расширение находит естественную интерпретацию. Действительно, при нагревании кристалла появляются тепловые составляющие давления, которые всегда положительны поскольку же сумма тепловых и упругих составляющих равна внешнему давлению, которое при обычных условиях можно положить равным нулю, то возникают соответствующие отрицательные составляющие упругого давления, что и соответствует расширению тела. [c.162]

В терморегулируемых поршнях карбюраторных двигателей ВАЗ и других тепловое расширение юбки ограничивают заливкой в ее тело вставок из материала с меньшим коэффициентом расширения, чем у основного металла поршня. При остывании отливки такого поршня вставки создают напряженное состояние и препятствуют значительному сокращению диаметра юбки. При нагревании поршня до рабочей температуры вставки, наоборот, ограничивают его тепловое расширение. Таким образом, общий диапазон температурного изменения диаметральных размеров поршня со вставками значительно снижается. [c.25]

Процесс преобразования тепловой энергии, источником которой в технике по преимуществу является топливо, в механическую осуществляется с помощью рабочего тела, т. е. вещества, способного воспринимать тепло и совершать работу. Наиболее удобным для названного процесса является газообразное состояние тела, так как оно среди других агрегатных состояний характеризуется наибольшей способностью тела к расширению при нагревании. [c.13]

Обозначим удельный объем тела в этом состоянии (р = О, Г = 0) через 7ок- Этот объем немного меньше объема тела о при нормальных условиях р = О или 1 атм, что все равно, и Го 300° К), так как при нагревании вещества от абсолютного нуля до комнатной температуры То происходит тепловое расширение, о котором мы скажем в следующем параграфе. Нормальный объем металлов Уо обычно больше объема 7ок, который мы будем называть нулевым, на 1—2%. Во многих случаях этим небольшим различием объемов о и Уок можно пренебречь. [c.537]

При нагревании происходит изменение объема твердых тел, величина которого характеризуется объемным коэффициентом теплового расширения 5, [c.29]

По-видимому, наконец найдена жидкая среда с почти идеальными флюоресцентными свойствами. Однако это решает только первую часть задачи. Среди многих оставшихся проблем главной остается проблема коэффициента теплового расширения жидкости, который примерно в 1000 раз больше, чем в твердых телах. Ударная тепловая волна, возникающая в среде при вспышке, может привести к бедственным для ячейки последствиям. Эффективны простые компенсационные объемы на обоих торцах трубки, но разрабатываются и лучшие конструкции. Нагревание жидкости, вызванное возбуждающей лампой, сопровождается также изменением коэффициента преломления, который возмущает путь лучей и тем самым приводит к потерям в полости. В данном случае большое значение приобретает перемешивание жидкости, в особенности для лазеров, работающих в непрерывном режиме и при больших частотах импульсов. [c.55]

Тепловым расширением называется увеличение линейных размеров и объемов тел, происходящее при повышении их температуры. Линейное тепловое расширение характерно для твердых тел. Объемное тепловое расширение происходит как в твердых телах, так и в жидкостях при их нагревании. [c.171]

В системах контроля температуры могут использоваться биметаллические преобразователи (термопары). Их применяют в широком диапазоне температур. Принцип действия основан на тепловом расширении твердых тел, состоящих из сваренных пластин с разными коэффициентами расширения. При нагревании биметаллических элементов происходит де рмация, которая приводит в дей- [c.351]

На рис. 135,а показана схема термодинамического механизма подачи круга в круглошлифовальных станках, работающего на принципе теплового расширения тел при нагревании (конструкция Б. Т. Бреева), [c.273]

Воспользуемся, например, для измерения температуры объемным расширением тел при нагревании и возьмем ртутный и спиртовой термометры обычного типа. Если шкалы их между точками, соответствующими температурам кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении, разделить на 100 равных частей (считая за О точку таяния льда), то очевидно, что показания обоих термометров. — ртутного и спиртового — будут одинаковы в точках О и 100, потому что эти температурные точки были приняты за исходные для получения основного интервала шкалы. Если этими термометрами будем измерять одинаковую температуру какой-либо среды не в этих точках, то показания их будут различны, так как коэ4)фициенты объемного теплового расширения ртути и спирта различно зависят от температуры. [c.57]

Интересным н важным является вопрос о тепловом расширении ферромагнитных тел. В гл. 4 было показано, что расширение твердых тел при нагревании обусловлено ангармоническим характером колебаний частиц около положений равновесия. У диамагнитных и парамагнитных твердых тел это является единственной причиной их расширения. Обозначим КТР, обусловленный ангармонизмом, через В ферромагнитных материалах дело обстоит сложнее. Изменение температуры приводит к изменению их намагниченности и тем самым к изменению их размеров. Это явление было названо Акуловым термостракцией. Обозначим КТР, обусловленный термострикцей, через а . Полный КТР ферромагнетика равен а = ад + а ,. КТР всегда положителен, КТР Кц, мом ет быть и положительным, и отрицательным. Поэтому результирующий КТР ферромагнетиков может быть положительным, равным нулю я отрицательным. В частности, к ферромагнитным материалам, имеющим отрицательную ферромагнитную составляющую КТР ( м). относятся инвар-ные сплавы. На рис. 11.31 приведена зависимость КТР железоникелевых и железоплатиновых сплавов от их состава. У сплавов, содержащих 36% никеля, КТР примерно в 10 раз меньше, чем у чистого никеля и железа у сплава, содержащего 56% пластины, КТР отрицателен. [c.318]

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ — HiM H fnie размеров тела при нагревании,. Т, р. при пост,, тан.пении р количественно характеризуется изобарным коэф. расширения (коэф. объёмного Т. р.) ri.= V dVidT) . где V—объём [сла (твёрдого, жидкого или газообразного). Практически З1 ачение а определяется ф-лой [c.75]

Тепловое расширсппс представляет собой изменение объема тел при нагревании Величина теплового расширения характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения который равен приращению единицы объема тела при нагревании на ГС [c.16]

ДИЛАТОМЕТРИЯ, область измерительной физики, изучающая методы исследования свойств различных тел, основанные на расширении этих тел при нагревании. Первоначально задачей Д. было только определение коэф-та теплового расширения гл. обр. жидких и твердых тел. Однако дальнейшее развитие Д. позволило применить ее методы к исследованию самых разнообразных свойств гл. обр. твердых тел. Наибольшее значение Д. имеет для изучения монокристаллов и поликристаллов и особенно в тех случаях, когда изучаемые явления сопровождаются резкими изменениями объема при повышении или понижении темп-ры. В самое недавнее время дилатометрич. метод получил в отношении к металлам, металлич. сплавам и огнеупорным изделиям широкое применение для изучения полошения точек преврап1ения, явлений закалки стали, роста чугуна (см. Термообработка металлов) и др. В отношении твердых тел, в частности металлических сплавов, Д. преследует гл. обр. две цели 1) изучение расширения разных сплавов в пределах определенной г°-ной зоны и нанесение кривой коэф. расширения — состав (атомный или весовой) 2) изучение расширения сплавов определенного состава в функции от г° и выявление тем самым точек превращения, соответствующих ненормальностям в ходе теплового рас-ишрения изучаемого сплава. При исследова- [c.324]

Расширяемость при нагревании. Чем больше тело нагрето, тем больше оно расширяется. Увеличение, длины в миллиметрах при нагреве образца длиной 1 мм на 1° назы- / вается коэффициентом теплового расширения. Он измеряется в мм1мм°С и обозначается греческой буквой а (альфа). Для обычной стали коэффициент теплового расширения 0,000012 (12,0-10 ), для алюминия 0,000024 (24,0-Ю )- [c.12]

При нагревании материала вследствие увеличения подвода энергии частота колебания атомов и межатомные расстояния увеличиваются. На рис. 6.4 показана зависимость энергии взаимодействия двух атомов от расстояния между ними. Если бы потенциальная яма между парой атомов имела точно параболическую форму даже при больших амплитудах колебания, то среднее отклонение двух атомов должно было бы быть одним и тем же, т. е. силы взаимодействия между атомами были бы гармоническими . Твердое тело, для которого характерен только гармонический характер колебания атомов, не должно расширяться при повышении температуры. Причиной теплового расширения является асимметричность кривой энергия взаимодействия — расстояние между атомами и, следовательно, ангармонический характер колебаний атомов в твердом теле. Это означает, что полуамплитуда подъема больше полуамплитуды спада колебаний. Проводя горизонтальные линии на рис. 6.4, можно наглядно показать различие средних значений энергии и, следовательно, различие температур. Увеличение энергии приводит к увеличению среднего расстояния между атомами (линия АВ) и твердое тело должно расширяться. Величина термического расширения зависит от энергии межатомного взаимодействия, т. е. от крутизны и ширины потенциальной ямы. При наличии прочных ковалентных связей, например в алмазе или карбиде кремния или в ионных телах с малым радиусом и высоким зарядом ионов, коэффициент термического расширеня будет низким. В этих случаях наблюдается быстрое изменение потенциальной энергии в зависимости от расстояния между атомами. Для молекулярно-кристаллических тел или полимеров со слабым меж- [c.246]

Под термостойкостью подразумевают способность материалов сопротивляться напряжениям, возникающим под влиянием внезапного изменения температуры. При нагревании или охлаждении любого тела в нем возникает градиент температуры. Под влиянием градиента температуры в массе испытуемого образца или работающей детали появляются термические напряжения. В общем случае величина этих напряжений зависит от градиента температуры, формы тела, коэффициента теплового расширения, модуля упругости, коэффициента Пуассона, теплопроводности и других физических характеристик. Наибольшее влияние на величину напряжений оказывает разность в величинах коэффициентов теплового расширения поверхностного покрытия и основного материала. Для определения напряжений, возникающих в покрытии и в пластине покрытого материала, Кинджери [72] рекомендует следующие расчетные формулы [c.76]

Под тепловым расширением твердых тел понимают изменение их линейных размеров при нагревании. Следует учитывать, что при обработке деташи на станке в процессе снятия стружки выделяется большое количество теплоты, частично идущей на нагрев обрабатываемого предмета. Поэтому размеры обработанной детали, имеющей повышенную температуру, значительно отличаются от размеров остывшей детали. Если не учесть изменения размеров при охлаждении, деталь можно изготовить с отступлением от чертежа. Бывает и так, что измерительная пробка, оставленная на небольшой промежуток времени в отверстии нагретой детали, при охлаждении последней оказывается зажатой в отверстии. [c.6]

Как видно из рассмотренного примера, рабочее тело тепловых машин должно обладать способностью к значительному расширению и сжатию. В качестве рабочего тела теоретически можно использовать любое вещество, обладаюигее этим свойством. Практическое же применение получили только паро-газовыс вещества, которые под воздействием давления и при нагревании изменяют свой объем значительно сильнее, чем жидкие и твердые вещества. Это дает возможность получить от них большую работу, чем от жидких и твердых веществ. [c.16]

Шевенар [9] впервые высказал догадку, что аномалия теплового расширения инвара имеет чисто ферромагнитную природу. Сущность этой догадки состояла в следующем при нагревании ферромагнитных металлов, каковыми являются и инварные сплавы, возникающему магнитному превращению сопутствуют объемные изменения, которые приводят к компенсации обычного термического расширения тела, вызываемого тепловыми колебаниями атомов. [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...