Fizica 6 Fenomene termice Dilatarea corpurilor

FENOMENE TERMICE.DILATAREA CORPURILOR

Clasa a VI - a

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Creşterea sau scăderea temperaturii corpurilor este de mare importanţă în practică, de exemplu la prepararea alimentelor, prelucrarea metalelor, cultura plantelor, încălzirea incubatoarelor, încălzirea locuinţelor, sterilizarea instrumentelor medicale.

Datorită încălzirii unui corp, are loc un fenomen de creştere a dimensiunile sale, fenomen denumit dilataţie. În cazul răcirii corpului, se produce fenomenul invers de contracţie, care constă în micşorarea dimensiunilor sale.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Pentru studiul dilatării se poate folosi pirometrul cu cadran. El este alcătuit dintr-un postament ce are la capete două suporturi pe care se sprijină o bară metalică. La capătul A bara se fixează cu un şurub S, iar la capătul b ea este liberă şi sprijinită pe axul P, acesta fiind prevăzut cu un ac indicator I ce se poate mişca în faţa cadranului C. Sub bară se află o tăviţă T în care se pune vată îmbibată cu alcool sanitar.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

În cazul în care corpul are una dintre dimensiuni mult mai mare în comparaţie cu celelalte două dilataţia este mai pronunţată pe această dimensiune, aşa încât dilataţia celorlalte două dimensiuni poate fi neglijată. În cazul acesta corpul suferă o dilataţie liniară.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

La corpurile care au două dintre dimensiuni (lungime, lăţime) mult mai mari în comparaţie cu a treia dimensiune (grosimea), ca de exemplu la foile de tablă, în practică, se ţine seama numai de modificarea dimensiunilor mai mari (se neglijează grosimea). Creşterea acestor dimensiuni determină mărirea suprafeţei corpului şi fenomenul este cunoscut sub denumirea de dilataţie de suprafaţă.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Dacă corpul are dimensiuni comparabile, ca de exemplu o bilă metalică, atunci are loc dilatarea în volum.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Obs. Lichidele se dilată mai mult decât solidele. În acelaşi interval de temperatură, un gaz se dilată mai mult decât un lichid.

Corpurile se dilată sau se contractă diferit în funcţie de: variaţia temperaturii lor, de natura substanţei din care sunt alcătuite şi de dimensiunile lor iniţiale.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

În activitatea practică trebuie neapărat să se ţină seama de fenomenul de dilataţie.

Exemple:

La montarea şinelor de cale ferată, se lasă un interval între capetele acestora, pentru a se evita deformările ce s-ar produce prin dilataţia lor.

Podurile metalice au unul dintre capete aşezate pe role, pentru a se putea deplasa uşor în cazul dilatării sau contracţiei. Din acelaşi motiv, conductele de metal sunt prevăzute cu bucle numite compensatoare.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Foile de tablă folosite la acoperişuri sunt fixate numai pe una din laturi. Dacă ar fi fixate la ambele, vara din cauza căldurii, dilatându-se, ele s-ar ondula, iar iarna, la contracţie, s-ar putea desprinde una de alta.

Plăcile metalice se nituiesc la cald; niturile răcindu-se şi contractându-se, strâng puternic plăcile.

Piesele din metal, prelucrate la strung, se dilată în timpul lucrului, de aceea strungarul trebuie să verifice din când în când temperatura şi dimensiunile pieselor.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

În zilele geroase de iarnă nu trebuie lăsată apa în radiatorul maşinii. În loc de apă se pune antigel în radiator. Antigelul nu se dilată, nu îngheaţă, şi deci nu sparge radiatorul maşinii.

Conductele de apă rece sunt învelite în material izolator, şi îngropate în pământ.

Cablurile electrice aeriene (suspendate de stâlpii de înalta tensiune) sunt astfel dimensionate încât lungimea lor, chiar în iernile cele mai geroase să rămână mai mare decât distanţa dintre stâlpi.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

Obs. În timp ce majoritatea lichidelor se dilată o dată cu creşterea temperaturii şi se contractă atunci când temperatura scade, apa face o excepţie. În intervalul de la 00C la 40C, volumul apei scade cu creşterea temperaturii, 0, fenomen numit anomalia termică a apei.

Fenomene termice. Dilatarea corpurilor

La +4°C apa are volumul minim şi deci densitatea maximă. Densitatea maximă a apei la +4°C are importanţă biologică.

Iarna, pe ger, straturile de apă de la suprafaţa râurilor, lacurilor răcindu-se, ajung la temperatura de +4°C şi datorită densităţii mari cad la fundul albiei.

Procesul continuă până când straturile de la suprafaţă îngheaţă acoperind pe cele din adânc, care rămân la temperatura de +4°C, ceea ce permite animalelor din apă să vieţuiască iarna.

Prof. Elena David