Biến dạng nhiệt của vật rắn

Biến dạng nhiệt của vật rắn là biến dạng (thay đổi về hình dạng, kích thước) khi nhiệt độ môi trường xung quanh vật rắn thay đổi.


I – SỰ NỞ DÀI

Sự nở dài là sự tăng kích thước của vật rắn theo một phương đã chọn.

Độ nở dài của vật rắn tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ \(\Delta t\) và độ dài ban đầu \({l_0}\) của vật đó.

\(\Delta l = l – {l_0} = \alpha {l_0}\Delta t\)

Trong đó:

+ \(\Delta l\): độ nở dài của vật rắn

+ \(l\): chiều dài sau khi giãn nở vì nhiệt của vật rắn

+ \({l_0}\): chiều dài ban đầu khi giãn nở vì nhiệt của vật rắn

+ \(\alpha \): hệ số nở dài, phụ thuộc vào bản chất của vật rắn

+ \(\Delta t = {t_2} – {t_1}\): độ tăng nhiệt độ của vật rắn

II – SỰ NỞ KHỐI

Khi nhiệt độ tăng, thì kích thước của vật rắn theo các phương đều tăng lên theo định luật của sự nở dài, nên thể tích của vật tăng lên => Sự nở thể tích hay sự nở khối

Độ nở khối của vật rắn tỉ với độ tăng nhiệt độ \(\Delta t\) và thể tích ban đầu \({V_0}\) của vật đó.

\(\Delta V = V – {V_0} = \beta {V_0}\Delta t = 3\alpha {V_0}\Delta t\)

Trong đó:

+ \(\Delta V\): độ nở khối của vật rắn

+ \(V\): thể tích sau khi giãn nở vì nhiệt của vật rắn

+ \({V_0}\): thể tích ban đầu của vật rắn

+ \(\beta  \approx 3\alpha \): hệ số nở khối, phụ thuộc vào bản chất của vật rắn

+ \(\Delta t = {t_2} – {t_1}\): độ tăng nhiệt độ của vật rắn

Trong trường hợp vật rắn là một tấm kim loại mỏng phẳng biến dạng nhiệt của vật rắn coi như biến dạng về diện tích. Ta có thể áp dụng công thức độ nở diện tích:

\(\Delta S = S – {S_0} = \beta ‘{S_0}\Delta t = 2\alpha {S_0}\Delta t\)

Trong đó:

+ \(\Delta S\): độ nở diện tích của vật rắn

+ \(S\): diện tích sau khi giãn nở vì nhiệt của vật rắn

+ \({S_0}\): diện tích ban đầu của vật rắn

+ \(\beta ‘ = 2\alpha \): hệ số nở diện tích, phụ thuộc vào bản chất của vật rắn

+ \(\Delta t = {t_2} – {t_1}\): độ tăng nhiệt độ của vật rắn

III – ỨNG DỤNG

– Phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt.

+ Các đường ray thường bố trí các khe hở để thanh ray có thể giãn nở vì nhiệt mà không làm cong vênh đường ray


+ Trên các nhịp cầu đường bộ người ta cũng tạo ra các khe hở để cho cầu giãn nở vì nhiệt khi thời tiết thay đổi tránh bị cong, vênh và gãy.


– Lợi dụng sự nở vì nhiệt để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo các băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, …

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *