Урок 4. Бесплатный Курс

Погружение в физику

Занятие 4.

В чате тебя ждет бонус, подборка лучших книг для юных физиков

вступайте в чат курса в телеграм. Там мы отвечаем на вопросы и обсуждаем физику

Тепловое расширение. Примеры из жизни.

Частицы постоянно движутся, и чем выше температура, тем быстрее их движение. Но при увеличении скорости частиц увеличивается и расстояние между ними, что приводит к увеличению размеров тела.

Изменение размеров тела при его нагревании называется тепловым расширением.

Вы когда-нибудь видели, как трескается стеклянная банка или стакан от кипятка? Дело здесь как раз в тепловом расширении. Стекло довольно плохо проводит тепло (поэтому в наших окнах стоят стекла, светло и тепло одновременно). Так вот, часть стекла нагревается до 100 градусов и расширяется, а другая часть не успевает нагреться. В итоге стекло трескается из-за перепада температур, т.е. теплового расширения.

Тепловое расширение является очень важным фактором в инженерном деле. Если лопающийся стакан не такая большая проблема, то вот обвал моста или разрыв сети электроснабжения – это уже серьезный вопрос.

Если вы когда-нибудь обратите внимание на сети электроснабжения, то заметите, что они слегка провисают. Их вешают именно таким образом, чтоб провод мог свободно сжиматься зимой, так как после теплого времени года проходит эффект теплового расширения.

Представьте, летом провод натянули, а зимой или даже холодной ночью он уже может порваться.

Тепловое расширение важно учитывать и при строительстве мостов. Например, в июле 2018 года в городе Сиракьюс (США) произошел обвал железнодорожного моста. Причиной обвала инженеры назвали тепловое расширение бетона и стали, вызванное самым жарким за 107 лет июлем в городе. В ходе этого происшествия обвалились две бетонные плиты, каждая из которых была 14 метров в длину и 2 метра в высоту, а также каждая весила около 30 тонн.

Обвалившиеся в Сиракьюсе плиты

Еще одним интересным фактом является провисание моста Веррацано-Нарроус. Этот мост находится в США и является одним из крупнейших висячих мостов в мире, длина центрального висячего пролета моста составляет 1298 метров, а общая длина – 4176 метров. Из-за теплового расширения, которое влияет на удерживающие висячий мост тросы, высота шоссе на мосту становится на 3,66 метра ниже летом, чем зимой.

Мост Веррацано-Нарроус

Особая проблема температурного расширения металла ощущается на железнодорожных путях. Примерно через каждые 25 м в местах соединений рельсов длиной 1000 метров и более используют температурный компенсатор, изображенный на рисунке.

История про Менделеева.

Одним из главных достижений ученого является открытие периодический системы химических элементов. Этот великий труд позволил в образе таблицы установить зависимость свойств химических элементов от их атомной массы.

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 года в Тобольске в семье с 17, считая его самого, детьми и был самым младшим. Мама с детства прививала Дмитрию Ивановичу любовь к природе, благодаря чему у него возник интерес к науке.

Ходит легенда, что Дмитрий Иванович увидел эту таблицу во сне Конечно, эта легенда придает интереса и романтики к науке и истории Менделеева, но он сам ее опроверг. Когда Дмитрий Иванович еще при жизни услышал эту легенду, он ответил: «Я над ней (таблицей), может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».

Немногие знают, но только около 10% всех работ ученого были посвящены химии. Дмитрий Иванович преуспел также и в физике, метрологии, экономике, геологии, метеорологи, нефтяном деле и других областях.

За свои труды и огромный вклад в науку Дмитрий Иванович был удостоен множества высоких наград и премии, его работы были признаны во всем мире, и он носил почетные ордена многих европейских стран. Но самая главная награда Дмитрия Ивановича – это его след в истории, ведь его открытия лежат в основе сегодняшней науки, а каждый школьник знает его фамилию и знаменитую таблицу.

Температура. Термометр.

Мы прекрасно понимаем, что температура характеризует степень нагретости тела. И чем выше температура, тем больше скорость движения частиц. Как мы узнали, это влияет ещё и на размеры тел.

Температура характеризует внутреннюю энергию тел.

Скорость молекул непосредственно связана с внутренней энергией всего тела. Получается, чем выше температура, тем больше внутренняя энергия. И наоборот, если температура невысока, то и частицы двигаются медленно, что соответствует низкой энергии.

А как измеряется температура?

Устройство и действие самого простого термометра было основано на тепловом расширении вещества. Термометр представлял собой стеклянный баллончик, соединенный с тонкой трубкой. Баллончик заполнялся ртутью или подкрашенным спиртом. Контрольными точками брались температура кипения воды и таяния льда. Но точность такого термометра не очень хороша, особенно если использовать воду.

По такому же принципу работает ртутный термометр, но его точность высока, благодаря небольшому диапазону температур.

Посмотрите статью о том, как можно сделать термометр своими руками. Используйте интернет и свою фантазию и придумайте самый надежный термометр.

Поделитесь результатами в чате, нам очень интересно посмотреть, что у вас получилось.

Как тебе четвёртый урок?

Увидел ошибку или появился вопрос?

Не пропусти новые курсы на канале

Предыдущий урок Следующий урок