Чому мідна деталь збільшується в розмірах, коли її нагрівають?

Karamelka

51

Когда медная деталь нагревается, она действительно увеличивает свои размеры. Это происходит из-за такого физического свойства металла, как тепловое расширение.

Тепловое расширение - это явление, при котором материалы увеличивают свой объем или размеры при нагревании и сжимаются при охлаждении. Оно объясняется изменением скорости движения атомов и молекул внутри материала.

Медь относится к металлам, которые обладают высокой теплопроводностью и тепловой расширяемостью. Когда медная деталь нагревается, атомы и молекулы в меди получают дополнительную энергию. Эта энергия приводит к увеличению скорости движения атомов и молекул, что вызывает расширение медной детали.

Тепловое расширение металла подчиняется закону линейного расширения. Согласно этому закону, изменение длины L линейного объекта (например, стержня) пропорционально его исходной длине L0 и разнице температур ΔT:

\[\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T\]

где ΔL - изменение длины, α - коэффициент линейного расширения материала, L0 - исходная длина, ΔT - разница температур.

Теперь применим этот закон к нашей медной детали. Обычно для меди устанавливают коэффициент линейного расширения α = 0,0000162 1/°C. Предположим, что у нас есть медная деталь длиной 10 см, и мы нагреваем ее на 100°C. Тогда изменение длины будет следующим:

\[\Delta L = 0.0000162 \cdot 10 \cdot 100 = 0.0162 \; см\]

Таким образом, медная деталь увеличит свою длину на 0.0162 см при нагревании на 100°C. Этот эффект теплового расширения является важным при конструировании и проектировании, поскольку позволяет учитывать изменение размеров материалов при изменении температуры.