Question

Opisz w jaki sposób w praktyce stosowane jest zjawisko rozszerzalności temperaturowej : ciał stałych, cieczy i gazów.

Answer 1

Ciała Stałe:
Budując drogę z betonową nawierzchnią, zostawia się szczeliny,
aby beton miał miejsce na rozszerzenie się w upalne dni. Szyny kolejowe i tramwajowe łączy się ze sobą zostawiając pomiędzy kolejnymi odcinkami tzw. Przerwy dylatacyjne. Podczas jazdy pociągiem słychać charakterystyczne stukanie kół w miejscach
przerw w szynach. Obecnie, aby unikać „stukania”, stosuje się często ukośne nacięcia na szynach.Rozszerzalność temperaturowa musi więc być uwzględniona w praktyce, np. przy budowie konstrukcji architektonicznych, przewodowych linii niepowietrznych. Stalowe przęsła mostu mogą być latem nawet o pół metra dłuższe niż zimą. Wymaga to odpowiednich rozwiązań technicznych- stosuje się zazębiające się stalowe „grzebienie”, za których pomocą łączy się poszczególne części nawierzchni mostu. Nie przyczepia się też mostu sztywno do podłoża, lecz pod jednym z końców przęsła umieszcza się stalowe walce, po których ten koniec może się toczyć. Taki ruch umożliwiają opisane poniżej i pokazane na zdjęciach przerwy dylatacyjne.

Ciecz:
-zjawisko objętościowej rozszerzalności temperaturowej cieczy znalazło praktyczne zastosowanie w termometrach cieczowych.
- zastosowanie w termoskopach
Termometry służą do pomiary temperatury. „Temperatura” to słowo znane jest dobrze z życia codziennego. Temperatura jest wielkością fizyczną związaną z szybkością ruchu cząsteczek ciała. Im wyższą temperaturę ma ciało, tym szybszy jest chaotyczny ruch cząsteczek, z których ciało jest zbudowane. Podstawową jednostką temperatury w Układzie SI jest kelwin (1 K). W Polsce, w życiu codziennym używa się innej skali temperatur-skali Celsjusza (1C).
Produkuje się wiele rodzajów termometrów, o różnej dokładności i różnym zakresie.
W termometrze wykorzystuje się rozszerzalność cieplną cieczy np. termometry rtęciowe i alkoholowe.

Gazy:
Rozgrzane powietrze nadyma balonik. Powietrze w kolbie zwiększa swoją objętość i jego część wydostaje się na zewnątrz do wody- widzisz je w postaci pęcherzyków. Gdy powietrze w kolbie stygnie, jego objętość maleje. Do kolby dostaje się tyle wody, ile podczas ogrzewania ubyło z niej powietrza. Wynika stąd, że również gazy mogą się rozszerzać podczas ogrzewania. Można to zaobserwować, np. gdy gaz znajdujący się w naczyniu z tłokiem lub w balonie będzie podgrzewany.
Ze wzrostem temperatury rośnie prędkość cząsteczek gazu. Cząsteczki silnie uderzają o ścianki zbiornika i- jeśli to możliwe- powiększają jego objętość. Większość gazów, niezależnie od ich rodzaju, rozszerza się tak samo. W porównaniu z ciałami stałymi gazy rozszerzają się ponad 1000 razy więcej.

Zjawisko rozszerzalności temperaturowej gazów wykorzystuje się do produkcji termometrów gazowych. Najczęściej stosowanymi w nich gazami są :wodór, hel, powietrze. Zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów możesz także wykorzystywać, naprawiając w prosty sposób zgniecioną piłeczkę pingpongową. Powietrze wewnątrz ogrzanej piłeczki rozszerza się i nadaje jej właściwy, kulisty kształt.