Question

Wypisz zastosowanie rozszerzalności temperatury ciał w życiu człowieka

Answer 1

Rozszerzalność temperaturowa ciał i jej znaczenie w życiu człowieka.

Rozszerzalność temperaturowa (cieplna, termiczna) ciał, to zjawisko polegające zwiększaniu objętości ciał fizycznych w miarę wzrostu temperatury i zmniejszanie ich na objętości w miarę jej obniżania. Wyjątek stanowi woda, która pod wpływem niskich temperatur zwiększa swą objętość. Zjawisko to nazywa się anormalnym rozszerzaniem wody.

Rozszerzalność temperaturowa ciał jest bardzo ważna w życiu człowieka. Dzięki wiedzy o tym zjawisku naukowcy i inżynierowie mogą konstruować wiele pożytecznych przedmiotów, oraz chronić ludzi przed różnymi niebezpieczeństwami.

Wszyscy wiemy, że w zimie zamarzająca woda zwiększa swoją objętość i może spowodować np. awarię wodociągów. Pękniętą rurę trzeba wymienić, co wiąże się z pewnymi niewygodami dla mieszkańców i kosztami finansowymi. Istnieje kilka sposobów na zabezpieczenie się przed tym nieszczęściem. Po pierwsze rury powinny być położone na głębokości co najmniej 1,5m. Dobrze jest również rury zaizolować, zwłaszcza gdy z jakichś powodów rury są położone płycej. Natomiast gdy rury są w nieogrzewanych pomieszczeniach lub wystają na zewnątrz jako np. krany do podlewania ogrodu, to powinno się zakręcić zawory i spuścić wodę. W ten sposób unikniemy awarii wodociągowych.

Pozytywną stroną rozszerzalności temperaturowej cieczy są termometry alkoholowe znajdujące się w naszych domach. Przy wzroście temperatury alkohol znajdujący się w zamkniętej rureczce podnosi się pokazując temperaturę na zaznaczonej skali. Natomiast gdy temperatura spada obniża się również poziom alkoholu. Dzięki temu wiemy jaka jest temperatura w pomieszczeniu lub na zewnątrz. Możemy się wtedy ubrać odpowiednio, nie narażając się na zmarznięcie czy przegrzanie.

Ciała stałe również podlegają temu zjawisku, a lekceważenie go może mieć bardzo przykre konsekwencje, włącznie z utratą życia. Takim przykładem są tory kolejowe, które mają specjalne przerwy dylatacyjne między szynami. Gdyby nie te przerwy, to szyny położone jedna za drugą i dokładnie dopasowane, podczas upałów wyginały by się, nie mogąc znaleźć sobie miejsca. Takie wygięte szyny mogą być przyczyną wykolejenia się pociągu, dlatego pozostawia się kilkucentymetrowe przerwy między nimi, które pozwalają metalowi rozszerzać się i kurczyć. Charakterystyczny stukot kół pociągu spowodowany jest tymi przerwami.

Zjawisko to ma również zastosowanie w czujnikach termicznych w urządzeniach elektrycznych, takich jak podgrzewacz wody (popularna terma ) termo wentylatory, piecyki elektryczne lub czajnik. Czujniki zapobiegają przegrzaniu, a w konsekwencji pożarom ,a nawet wybuchom, np. termy ogrzewającej wodę. Para wodna tworząca się w szczelnym bojlerze i nie mająca ujścia doprowadzić może do wybuchu i ruiny domu. Dobrze działający czujnik podgrzewa wodę do wybranej temperatury i wyłącza dopływ prądu zapobiegając „zagotowaniu się” wody.

Zjawisko rozszerzalności temperaturowej gazów wykorzystana została przy konstruowaniu balonu na ogrzane powietrze. Pierwszy balon na ogrzane powietrze został zbudowany przez braci Josepha Michaela i Jacquesa Etienne’a Montgolfier w 1783 r. Powłoka balonu napełniona jest powietrzem, które ogrzewane jest palnikiem umieszczonym pod nią, najczęściej w gondoli. Ogrzane powietrze unosi balon w górę. Zmniejszanie lub zwiększanie płomienia pozwala sterować nim pilotowi.

Negatywnym przykładem rozszerzalności gazów jest ogrzewanie lub palenie pojemników po dezodorantach aerozolowych. Hermetycznie zamknięty w pojemniku gaz może rozszczelnić pojemnik i spowodować wybuch groźny dla zdrowia osób znajdujących się w pobliżu.

Możemy więc powiedzieć, że wiedza o zjawisku rozszerzalności temperaturowej ciał jest bardzo potrzebna w życiu codziennym. Dzięki niej unikniemy wielu błędów mogących być źródłem wielu kłopotów, a nawet groźnych w skutkach dla naszego zdrowia i życia. Wiedza ta pomaga tworzyć różne pożyteczne urządzenia, bez których nie wyobrażamy sobie współcześnie życia.