При нагревании вода расширяется или: Вода при замораживании расширяется, а не сжимается, как другие тела

Как вода «побеждает» камни и металл

Дороги в нашей стране не очень хороши — это не секрет даже для дошкольников. Но не все ребята знают, какую роль в этом играет вода. Да и скалы разрушает эта безобидная на вид жидкость, которая на самом деле обладает удивительной силой — и эти ее разрушительные свойства отлично продемонстрирует эксперимент, который ничего не стоит провести дома.

Для проведения опыта понадобятся:

• жестяная баночка из-под напитка;
• обычная вода;
• холодильник с «морозилкой».

Ход опыта:

1. в пустую баночку заливаем воду вровень с краями отверстия;
2. ставим банку с вечера в морозилку;
3. утром обнаруживаем, что вода не только превратилась в лед, но и увеличилась в объеме: ледяная «шапка» будет нависать над краем, а баночка может и вовсе лопнуть.

Объяснение:

Как гласят законы физики, все вещества при нагревании расширяются, а при охлаждении сужаются – это связано с изменением расстояний между молекулами под воздействием температуры. А вот вода в этом смысле уникальна – она при замерзании расширяется, и, расширяясь, способна рушить камень и рвать металл.

Что же происходит с дорогами? Когда осенью идут дожди, все трещинки, все полости и «раковинки» заполняются влагой, которая при наступлении морозов расширяется и способствует увеличению имеющихся полостей. Год-два — и дорога снова никуда не годится… (естественно, что содержать дорожное полотно в хорошем состоянии легче в тех странах, где нет суровых зим и морозов).

И такая же история происходит в природе — недаром народная мудрость гласит в унисон с физикой: «капля камень точит»!

Если же вы хотите узнать больше интересного из физики и химии, посетите научные шоу в музее занимательной науки ЛабиринтУм: если дома под силу провести только простой эксперимент, то в научной лаборатории музея вы увидите настоящее шоу зрелищных опытов, которые помогают познавать окружающий мир. Это самый интересный и познавательный досуг для школьников и первый шаг в волшебный мир науки для дошколят!

УСТРОЙСТВО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ

Различие названий «водонагреватель» и «бойлер»

Представим, что у вас в доме отключили горячую воду. Что
там представлять, — скажете вы, — такое было буквально на прошлой неделе! Да и
вообще за последние полгода бойлер приходилось включать раз двадцать — то
авария, то профилактика…

Кстати, почему вы говорите «бойлер», то есть в переводе с английского «кипятильник»? Ведь он не кипятит воду, а нагревает. Несмотря на расхождение значений, бытовое наименование «бойлер» так прочно закрепилось за водонагревателем, что потребитель часто не знает, в чем разница.

Поясняем: технически правильно называть бойлером паровой котел. Название это со временем расширило сферу применения: мы стали именовать бойлерами котлы отопительные, а вслед за тем — и водонагреватели, схожие с котлами своим устройством. И нас прекрасно понимают и продавцы, и сервисные специалисты. Однако не все водонагреватели можно назвать бойлерами. Это наименование нельзя применить к проточным водонагревателям. Потому что конструкция проточника не предполагает наличие бака-накопителя.

Какие бывают водонагреватели

Водонагреватели бывают проточные, косвенного нагрева и проточно-накопительные. Задача у них одна — нагреть холодную воду до заданной температуры, то есть компенсировать отсутствие горячей воды. А вот достигается этот результат различными способами.

Проточные водонагреватели, как видно из названия, греют протекающую через них воду. Для мгновенного нагрева они должны обладать очень большой мощностью: на проточниках устанавливаются ТЭНы от 8 до 36 кВт. Так что придется позаботиться о кабеле соответствующего сечения и отдельной линии от распределительного щитка. По размерам и по весу проточники весьма компактны.

Бойлер косвенного нагрева непосредственно не потребляет газ или электричество, а использует энергию отопительной системы. Соединенный с отопительным котлом, бойлер косвенного нагрева пропускает через теплообменник уже нагретую котлом воду. Это удобно и экономично в зимний период. Косвенный нагрев целесообразно применять при больших объемах бака — сотни и даже тысячи литров.

Проточно-накопительный водонагреватель — та самая привычная нам «бочка», которая спасает в период отсутствия горячей воды. Мы подходим к бойлеру, включаем его и ждем некоторое время — пока из крана не потечет желанная вода. Все кажется таким несложным. Но на самом ли деле водонагреватель устроен просто? Заглянем внутрь.

Как работает водонагреватель

Рассмотрим бойлер в разрезе. Основа всего устройства — это бак, емкость для накопления воды. Бак изготавливается из нержавеющей стали, изнутри он эмалируется, снаружи — уплотняется. Сверху все покрывает стальной корпус. Объем бака проточно-накопительного водонагревателя для бытовых нужд — от 10 л до 200 л.

В накопительном баке находится трубчатый нагревательный элемент, в обиходе именуемый ТЭНом. Он греет воду, поступающую в бак под давлением снизу. Патрубок отвода горячей воды забирает ее из верхней части бойлера. Граница между двумя объемами воды — холодной и горячей — называется зеркалом смешивания. Чем эта площадь меньше, тем быстрее вы получаете горячую воду.

От чего вообще зависит скорость нагрева? Во-первых, от объема и формы бака. Посмотрим на серию Atlantic Steatite Cube: модели объемом 30 л и 50 л за счет узкой формы имеют уменьшенное зеркало смешивания. Это позволяет получить на 30 % больше горячей воды по сравнению с моделями стандартного диаметра. Во-вторых, от мощности ТЭНа и количества нагревательных элементов. Существуют модели с двумя ТЭНами. Например, Atlantic Steatite Essential и Atlantic Steatite Wi-Fi имеют 2 бака и 2 ТЭНа. В чем преимущество? Весь объем воды делится на два и греется попеременно то одним, то другим ТЭНом.

Нагревание возможно двумя способами: «сухим» и «мокрым». Если ТЭН, подобно кипятильнику, непосредственно погружен в воду, его называют «мокрым». Водонагреватели с «мокрыми» медными ТЭНами недорогие, но и срок службы у них меньше — в сравнении с бойлерами, оснащенными «сухими» нагревателями. «Сухим» ТЭН называется потому, что он помещен в защитную колбу и не контактирует с водой. В этом случае бойлеры более долговечны, но и цена у них высокая.

Для скорости нагрева важно, под каким углом вода поступает в бойлер. Специалисты Atlantic сконструировали патрубок-рассекатель, который рассеивает холодную воду, — что способствует быстрому нагреву.

Нужная температура задается с помощью регулятора, который может находиться либо под крышкой, либо на корпусе. Последнее, конечно, удобнее. Но пусть вас не пугают бюджетные варианты с механическим терморегулятором «внутри». Надо всего лишь залезть под крышку и выставить температуру. Потом можно туда не заглядывать. «Внешнее» управление может быть механическим и электронным. И даже дистанционным — у модели Atlantic Steatite Wi-Fi.

Температура выставляется в диапазоне от 40 °С до 70 °С. Разница объясняется не только вкусовыми пристрастиями потребителей (кто-то любит душ горячий, кто-то — теплый), но и состоянием холодной воды в системе в разное время года. Ведь горячую воду из бойлера надо смешивать с холодной водой из крана. Процесс нагрева контролирует термостат — размыкающее и замыкающее электрическую цепь устройство. Вода нагрелась до определенного уровня — и ТЭН благодаря термостату отключается. Вода остыла — нагреватель снова включился. Термостаты бывают механические и электронные — которые следят за отклонением в 1 градус. Для сохранения тепла бак покрывают слоем изоляции из пенополиуретана.

Защита от коррозии

Казалось бы, там, где вода контактирует с металлами, неизбежно должна возникнуть коррозия. Однако авторитетные разработчики — список которых в Европе возглавляет компания Atlantic — делают все возможное для того, чтобы минимизировать это явление. Итак, рассмотрим средства антикоррозионной защиты Atlantic.

Внутри бака, возле ТЭНа, закреплен специальный стержень — магниевый анод. Его функция — «оттягивать» на себя разрушительные для металлического бака ионы. Магниевый анод со временем изнашивается, заменять его надо примерно раз в 2 года: все зависит от качества воды. В паре с ним работает система O’Pro, которая служит сопротивлением и предотвращает образование ржавчины — тем самым увеличивая срок службы магниевого анода, продлевая жизнь бака на 50 %. Пассивная электронная защита O’Pro работает при наличии заземления!

Металл при нагревании, безусловно, расширяется. Поэтому мало эмалировать бак — необходимо покрытие с особыми свойствами. «Фишка» Atlantic — суперэластичная эмаль с цирконием. Это покрытие практически не образует трещин. Эмалью с цирконием покрыты все поверхности и сварные швы бака.

Компания Atlantic использует надежный и эффективный способ бесконтактного нагрева воды — «сухой» стеатитовый ТЭН, защищенный стальной эмалированной колбой.

Благодаря стеатитовой технологии, высококачественной эмали, большому магниевому аноду и системе O’Pro водонагреватели Atlantic служат долгие годы. Но не без участия потребителя! Вызывая сервисного специалиста и проводя регулярное техобслуживание, вы продлеваете срок службы бойлера и экономите свои средства.

от чего зависит, как измеряется, разница плотности ДТ зимнего и летнего

Оглавление:

1. Что такое «плотность дизельного топлива».

2. Эталонные значения.

3. Какие параметры оказывают влияние.

4. Зависит ли плотность дизтоплива от температуры.

5. Расчетные нормы.

6. Разница плотности летом и зимой.

7. Зависимость экономичности от плотности.

8. Как вычислить плотность при 20 °С.

9. Зависимость плотности, расхода и эксплуатации.

10. Зависимость плотности от качества ДТ.

11. Что регулирует ГОСТ.

12. Почему зимой расход больше.

13. Может ли солярка замерзнуть.

14. Как проверить, что в продаже зимнее топливо.

15. Самостоятельное определение плотности.

16. Шаг изменения плотности.

17. Показатели нефтепродуктов.

18. Формулы расчета основных показателей ДТ.

19. Расчет веса.

20. Считаем объем.

21. Вычисление плотности.

Видео. Как замерять плотность ареометром.

Дизельное топливо используется для заправки автомобилей, сельскохозяйственной и железнодорожной техники. Качество солярки определяется ГОСТами и ТР ТС и влияет на работоспособность ДВС, в частности – плотность дизельного топлива. Она изменяется в соответствии с внешними факторами. 

Плотность топлива дизельного зависит от наличия тяжелых фракций. При повышении КПД мотора ухудшается испаряемость, происходит ускоренное накопление нагара.

1. Что такое «плотность дизельного топлива»

Плотность дизельного топлива – удельный вес, т. е. отношение веса к объему топлива. Величина зависит от вида горючего и температуры. Измеряется в «кг/м³», «г/см³».

2. Эталонные значения

Вычисление удельной массы ДТ выполняют при 20 °С. Отклонение температуры требует корректировки на коэффициент. При нагреве топлива производят вычитание, при охлаждении – сложение.

3. Какие параметры оказывают влияние 

При измерении плотности дизельного топлива учитывают тип горючего, колебания температуры и наличие присадок. Это связано с тем, что происходит изменение эталонных показателей – массы, объема.

4. Зависит ли плотность дизтоплива от температуры

Плотность ДТ зависит от колебаний температуры. Оптимальные показания наблюдаются при 20 °С.

5. Расчетные нормы

Контролеры при проверке объема солярки в цистернах, бочках принимают во внимание изменение плотности горючего. Расчеты ведутся с учетом корректирующих коэффициентов и сравнения показателей с табличными данными.

6. Разница плотности летом и зимой

В соответствии с существующими стандартами, показатели удельной массы солярки определяются так:

Для северных регионов (работает до –50 °С) плотность дизельного топлива составляет 830 кг/м3.

При превышении показателей температуры горючее густеет и забивает систему подачи топлива за счет наличия парафинов.

Пример вычисления плотности ДТ

Алгоритм получения показателей горючего:

• 
  Находим табличное значение (в г/см3) горючего при 20 °С.

• 
  Определяем степень нагрева солярки градусником. Предположим, получили значение 31 °С.

• 
  Производим вычисление температурного отклонения 31 – 20 = 11 °С.

• 
  Определяем корректировочный коэффициент: 11 х 0,0007 = 0,0077 (г/см3).

• 
  Вычисляем плотность. Для этого из значения ДТ по паспорту вычитаем поправочный коэффициент.

Если температурные показатели меньше 20 °С, то алгоритм вычислений аналогичен. Но последнее действие – суммирование, а не вычитание.

7. Зависимость экономичности от плотности

Прямой зависимости нет. Плотность зимнего дизельного топлива отличается от летнего требованиями ГОСТ и температуры.

Утверждение, что зимнее горючее менее экономично — неверно. Зимой расход горючего увеличивается из-за лишних затрат: подогрева антифриза, магистралей, блока цилиндров, кабины и прочего.

8. Как вычислить плотность при 20 °С

Теоретическое вычисление предполагает:

• 
  Проведение замеров ареометром и градусником в емкости, где находится горючее.

• 
  Вычисление разницы температур.

• 
  Применение корректировочного коэффициента.

Полученные результаты определяют тип топлива. Это влияет на вязкость горючего и способность использования в различных климатических зонах.

9. Зависимость плотности, расхода и эксплуатации

По плотности можно определить, при каких условиях может быть использовано горючее, какое влияние оказывается на работу двигателя. Если неправильно выбрать солярку, то:

Также в таком случае при передвижении в сложных условиях (дождь, снег, крутые подъемы и спуски) при нормативной нагрузке автомобиля будет наблюдаться перерасход топлива, чрезмерный износ двигателя.

10. Зависимость плотности от качества ДТ

Плотность влияет на количество фракций в составе горючего. Так, повышенные показатели сообщают о том, что в ДТ содержатся тяжелые углеводороды. Они ухудшают процесс выброса солярки, снижают скорость образования топливной смеси. Данные процессы провоцируют нарушение в работе мотора, увеличивают потребление солярки и повышают образование нагара.

11. Что регулирует ГОСТ

Требования ГОСТ определяют нормативы, которые предъявляются к ДТ в зависимости от вида. Учитывают:

• 
  содержание серы;

• 
  климатические условия использования;

• 
  маркировку;

• 
  классификацию;

• 
  экологический класс и прочие параметры.

Все это влияет на технические показатели горючего, сферу его использования.

Какие требования предъявляют к составу дизтоплива

ГОСТ Р 305-82 и 52368-2005 определяют допустимое количество примесей, плотность по маркам. Превышение обозначенных показателей негативно сказывается на работе ДВС, силе впрыска горючего, составе отработанного газа.

Требования ГОСТ не допускают наличия водных растворов из-за возможности появления коррозии, повреждения фильтров и насосов.

12. Почему зимой расход больше

Плотность дизельного топлива определяет выделяемое количество энергии при работе ДВС. За счет того, что зимнее дизтопливо менее плотное, чем летнее, увеличивается расход топлива (из-за меньшего выделения энергии). При этом в зимнее время горючее расходуется на обогрев кабины водителя, топливной системы, разогрев масла и т. д.

Однако использовать летнее топливо категорически запрещено, поскольку в его составе содержатся парафины. Они снижают текучесть солярки, а при пониженных температурах превращают топливо в гель.

13. Может ли солярка замерзнуть 

Солярка густеет в зависимости от количества фракций и плотности при низких температурах. Вязкость определяется типом горючего и объемным содержанием фракций. Если в дизтопливе есть вода, то при температуре ниже 0°С происходит кристаллизация (образуется лед внизу бака). Это препятствует поступлению солярки в топливную систему. При отогревании топливной системы подача горючего возобновляется.

14. Как проверить, что в продаже зимнее топливо

Поступление на АЗС горючего зависит от сезона. В теплый период реализуется летнее ДТ, а в холодное время года – зимнее. Определить, какое топливо вам продали, довольно легко. Нужно поместить около 100 мл горючего в прозрачную емкость, после чего поставить его в морозилку. Если жидкость начнет мутнеть, это значит, что в составе присутствуют парафины. Зимнее топливо должно сохранять свои свойства при температуре до –22 °С, а арктическое – до –34 °С (но в холодильнике данные показатели не достигаются).

15. Самостоятельное определение плотности

Проверить плотность ДТ в зимнее время самостоятельно можно несколькими способами. Для этого выполняют:

• 
  Оценку текучести. Небольшое количество ДТ наливается на металлическую поверхность. Если топливо хорошо стекает, остается жидким и не мутнеет, то солярка пригодна для использования. Если горючее стекает плохо, мутнеет, то при использовании начнется его кристаллизация, что приведет к обездвиживанию автомобиля. Данный способ применяется при температуре ниже –10 °С.

• 
  Проверку консистенции. Если температура ниже –20 °С, то можно оценить капли на заправочном пистолете. Отмечается помутнение, загустение? Лучше заправиться на другой АЗС.

• 
  Оценку точных данных. Можно получить при использовании ареометра. Для этого нужно прогреть топливо до + 20 °С, выполнить замеры и сравнить полученные результаты с табличными.

Если оценка ДТ производилась после заправки, и полученные данные указывают, что горючее не соответствует показателям, следует уменьшить скорость кристаллизации. Для этого в бак добавляют качественную солярку.

16. Шаг изменения плотности

Корректирующий коэффициент – шаг изменения веса. В соответствии с ГОСТ, он равен 0,0007 единиц.

17. Показатели нефтепродуктов

Плотность топлива дизельного выше по сравнению с бензином. Так, АИ-92 определяется на уровне 0,76 г/см3, у АИ-95 – около 0,75 г/см3, для АИ-98 – 0,78 г/см3. У сжиженного газа самая низкая плотность – 0,53 г/см3, а у авиационного керосина – 0,81 г/см3.

Данные показатели определяются присутствием легких фракций, температура кипения которых составляет + 50 °С. Топливо остается одинаково текучим в любое время года. Кристаллизация начинается от – 60 °С.

18. Формулы расчета основных показателей ДТ

Для получения корректных данных учитывают температурные показатели, сорт горючего, корректировочный коэффициент (для дизельного топлива – + 20 °С, для бензинов – + 15 °С). У полученных результатов может быть небольшая погрешность (зависит от приборов). Точные результаты получают в лабораториях на специализированном оборудовании.

19. Расчет веса

Для определения веса нефтепродукта необходимо умножить плотность на объем топлива.

На нефтебазах топливо хранится в цистернах, на которых есть метки и маркировочные таблицы с указанием погрешности измерений.

20. Считаем объем

В процессе реализации продукции нужно определять объем топлива. Расчет предполагает деление массы на плотность топлива. Из сопроводительных документов получают значение массы, а по сорту из документации узнают плотность дизельного топлива. При отсутствии данных производят замеры ареометром.

21. Вычисление плотности

Расчет проводят как соотношение массы к объему. Исходные параметры указываются в сопроводительной документации либо определяются самостоятельно: вес – с помощью взвешивания емкости, а объем – по меткам в резервуаре. При вычислении плотности нужно не забывать про температурные показатели, от которых зависят корректировочные поправки.

Видео. Как замерять плотность ареометром.

Глоссарий — НАШИ СОВЕТЫ — De Dietrich Thermique

П Р — C—Т—Ц—Э

Приоритет ГВС
Котел с приготовлением горячей санитарно-технической воды, в общем случае, оснащен устройством для приоритета горячего водоснабжения: при запросе от датчика водонагревателя устройство отключает циркуляционный насос отопления и включает загрузочный насос водонагревателя. В этом случае вся мощность котла расходуется на нагрев воды в водонагревателе.
Емкость водонагревателя должна соответствовать мощности котла : для котла мощностью от 18 до 40 кВт водонагреватель емкостью от 130 до 150 л обеспечивает исключительный уровень комфорта. Слишком большая емкость водонагревателя потребует длительного времени нагрева (то есть отключения отопления) в ущерб комфорту.

П — Р — C — T — Ц—Э

Расширительный бак
Теплоноситель (вода) расширяется при нагревании. Значит, необходимо установить в системе емкость, способную поглощать эти расширения. Для систем с циркуляционными насосами расширительный бак «закрыт» и содержит воздух или газ, отделенный от теплоносителя мембраной. Для систем с естественной циркуляцией расширительный бак устанавливается в наиболее верхней точке и является «открытым» для внешнего воздуха.

Регулирование 
Система регулирования позволяет управлять котлом: регулирование температуры теплоносителя в зависимости от наружной температуры (погодозависимое управление) воздействием на горелку котла, суточное программирование согласно трех режимов работы (автоматический, режим постоянной комфортной температуры, режим длительного отсутствия). Многофункциональная и современная программируемая панель управления DIEMATIC остается, тем не менее, простой в использовании. С помощью съемного диалогового модуля можно управлять работой котла из жилого помещения.

П—Р—C—Т—Ц—Э

Системы накопительного или полунакопительного типа (для ГВС)
Резерв горячей санитарно-технической воды, нагреваемой заранее и хранимой в емкости или накопительном водонагревателе. Необходим при значительной потребности в горячей санитарно-технической воде, обеспечивает достаточно высокий уровень комфорта.

Система проточного типа (для ГВС)
Для данной системы нагрев горячей-санитарно технической воды происходит практически в тот же момент, что и ее разбор. Это требует большой мощности, в зависимости от потребностей в горячей санитарно-технической воде. Значит, данное устройство ограничено относительно умеренной производительностью по горячей санитарно-технической воде и применяется, главным образом, в двухконтурных котлах.

Смесительный вентиль
Задача смесительного вентиля заключается в смешении в различных пропорциях теплоносителя из подающей линии системы отопления и теплоносителя из обратной линии системы отопления : или для постоянного изменения температуры теплоносителя, направляемого в отопительные приборы, температура в которых должна быть меньше, чем температура теплоносителя котла. (для установок с подогреваемым («теплым») полом использование смесительного вентиля обязательно — иначе возможно разрушение пола под воздействием высоких температур теплоносителя) или для повышения температуры теплоносителя обратной линии системы отопления с целью избежать конденсации внутри котла с риском коррозии (некоторые стальные котлы должны работать с 4-ходовым смесительным вентилем) или для того, чтобы сделать все контура полностью автономными и дать каждому возможность специфических настроек (температура, программирование).

П — Р—C -T — Ц—Э

Теплота сгорания (высшая)
Она равна сумме низшей теплоты сгорания и скрытой теплоты водяных паров, образующихся при сгорании. Сконденсировав эти водяные пары, можем получить дополнительное количество теплоты ( от 10% до 15%).

Теплота сгорания (низшая)
Это полное количество теплоты, образующееся при сгорании топлива. Например, при сгорании 1 л жидкого топлива или 1м3 природного газа образуется 10 кВт•ч теплоты. Таким образом можно сравнить стоимость тепла, получаемого из различных видов топлива : между собой : 1 м3 = 1 л жидкого топлива = 10 кВт•ч. 

Термостатический клапан
Термостатический клапан воздействует непосредственно на радиатор, на котором он установлен. Он контролирует температуру жилого помещения, в котором установлен. Несомненно, его с успехом можно установить в помещениях с дополнительными притоками тепла (солнечное освещение, аппараты для приготовления пищи).

Термостат комнатной температуры
Он дополняет воздействие термостата котла, контролируя комнатную температуру помещения, в котором он установлен. Когда комнатная температура достигает значения, заданного комнатным термостатом, он отключает горелку или циркуляционный насос.

П—Р—C—Т—Ц—Э

Циркуляционный насос
Также называемый, отопительный насос, обеспечивает циркуляцию теплоносителя между котлом и отопительными приборами. Старые отопительные установки с естественной циркуляцией теплоносителя были без циркуляционных насосов.

П—Р—C—Т—Ц—Э

Эвтектический чугун
Теплообменник из эвтектического чугуна, являющийся ноу-хау компании De Dietrich, позволяет котлу работать при больших перепадах температур и быть устойчивым к действию коррозии. Компоненты эвтектического чугуна (железо, углерод, кремний) добавляются в точных пропорциях для того, чтобы одновременно их расплавить при строго постоянной температуре. Получаемый чугун обладает безупречной однородностью без изъянов. И как результат — исключительная устойчивость к действию коррозии.

5.3. Требования безопасности при использовании антифриза / КонсультантПлюс

5.3.1. В организации должен быть назначен работник (работники), ответственный за хранение, перевозку и использование антифриза.

5.3.2. Антифриз следует хранить и перевозить в исправных металлических герметически закрывающихся бидонах и бочках с завинчивающимися пробками. Крышки и пробки должны быть опломбированы. Порожняя тара из-под антифриза также должна быть опломбирована.

5.3.3. Антифриз не должен перевозиться вместе с людьми, животными, пищевыми продуктами.

5.3.4. Перед тем как налить антифриз, необходимо тщательно очистить тару от остатков нефтепродуктов, твердых осадков, налетов, ржавчины, промыть щелочным раствором и пропарить.

5.3.5. Антифриз наливают в тару не более чем на 90% ее емкости. На таре, в которой хранят (перевозят) антифриз, и на порожней таре из-под него должна быть несмываемая надпись крупными буквами «ЯД», а также знак, установленный для ядовитых веществ в соответствии с действующим государственным стандартом.

5.3.6. Тару с антифризом хранят в сухом неотапливаемом помещении. Во время хранения и перевозки все сливные, наливные и воздушные отверстия в таре должны быть опломбированы.

5.3.7. Слитый из системы охлаждения двигателя антифриз должен быть сдан по акту на склад для хранения.

Правила хранения отработанного антифриза такие же, как и для свежего.

5.3.8. Перед заправкой системы охлаждения двигателя антифризом необходимо:

проверить нет ли в системе охлаждения (в соединительных шлангах, радиаторе, сальниках водяного насоса и т.д.) течи и при наличии устранить ее;

промыть систему охлаждения чистой горячей водой.

5.3.9. Заправку системы охлаждения двигателя антифризом следует производить только при помощи специально предназначенной для этой цели посудой (ведро с носиком, бачок, воронка). Заправочная посуда должна быть очищена и промыта, как указано в п. 5.3.4 настоящих Правил, и иметь надпись «Только для антифриза».

При заправке антифризом необходимо принять меры, исключающие попадание в него нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, масла и т.п.), так как они во время работы приводят к вспениванию антифриза.

5.3.10. Необходимо заливать антифриз в систему охлаждения без расширительного бачка не до горловины радиатора, а на 10% менее объема системы охлаждения, потому что во время работы двигателя (при нагревании) антифриз расширяется больше воды, что может привести к его вытеканию.

5.3.11. После каждой операции с антифризом (получение, выдача, заправка автомобиля, проверка качества) нужно тщательно мыть руки водой с мылом. При случайном заглатывании антифриза пострадавший должен быть немедленно отправлен в лечебное учреждение.

5.3.12. Не допускается:

допускать к работе с антифризом водителей и других лиц, не прошедших дополнительный инструктаж по мерам безопасности при получении, хранении и его использовании;

наливать антифриз в тару, не соответствующую указанным требованиям;

переливать антифриз через шланг путем засасывания ртом;

применять тару из-под антифриза для перевозки и хранения пищевых продуктов.

Открыть полный текст документа

Почему из водонагревателя не течет или слабый напор горячей воды

Водонагреватель – это оборудование, функция которого исходит из названия: нагревание воды. Будут полезны такие приборы как в периоды сезонных отключений в квартирах, так в частных домах и на дачах: там центрального водоснабжения не может быть в принципе.

Несмотря на то, что производители оборудования для водоснабжения дают многолетнюю гарантию на свои товары, потребитель не застрахован от возникновения трудностей в процессе эксплуатации. Если у вас появятся проблемы с нагревательным оборудованием, мы настоятельно советуем немедленно обратиться к профессионалам, а не пытаться решить их самостоятельно. Однако стоит знать заранее, с какими неприятностями вы можете столкнуться.

Устройство и принцип действия водонагревателей

Разберем составляющие и механизм функционирования нагревателя подробнее.

Электрические бойлеры бывают двух типов:

• Накопительный.
• Проточный.

В накопительных нагревателях холодная жидкость бежит через патрубок во внутреннюю емкость. Повышение температуры происходит за счет ТЭНов (трубчатых электронагревателей). За регуляцию степени нагрева отвечает термостат. Он отслеживает, нагрелась ли вода до установленного вами уровня, и автоматически отключает ТЭНы. Бак, в котором находится жидкость, сохраняет нагрев воды, за счет чего экономится электроэнергия и ресурс электронагревателей.

Проточные водонагреватели характерны отсутствием бака. Поток холодной воды в трубе контактирует с ТЭНом, за счет чего и происходит нагревание.

Причины: почему из водонагревателя не идет горячая вода

Мы рассмотрим несколько причин, по которым из водонагревателя не идет вода. Некоторые из них связаны с неисправностями самого оборудования, а некоторые – с другими составляющими системы водоснабжения.

ПОМНИТЕ ОБ ЭТОМ! Не рекомендуется самостоятельно проводить техническое обслуживание, если вы не являетесь мастером. Иначе ваши действия могут привести к окончательному повреждению дорогого агрегата.

Засорение входного фильтра, труб и патрубков

Первой причиной слабого напора горячей воды из водонагревателя может стать образование засоров.

Загрязненность воды или плохое состояние труб приводят к тому, что фильтр грубой очистки на входе нагревателя забивается и вода не течет из бака. Для возобновления подачи жидкости требуется заменить или прочистить его.

Появление накипи и солевых отложений на нагревательном элементе

Коррозия и другие образования образуются внутри бака по следующим причинам:

1. Были допущены ошибки в производстве. К примеру, использование материалов, не рассчитанных на такие нагрузки. В этом случае остается обратиться по гарантии.
2. Появление трещин. После образования микротрещин бойлер не подлежит восстановлению – процесс становится необратимым. Эмалированные баки характерны неустойчивостью к изменению формы. Расширение, которое происходит при нагревании, деформирует емкость. За счет этого образуются дефекты.
3. Низкокачественная нержавеющая сталь. Металлы более устойчивы к расширению или сужению, но использование дорогой стали значительно повысит цену техники. Пищевая нержавейка, которой отдают предпочтение производители, предотвращает образование солевых отложений определенное время — около одного года.

Для предотвращения образования накипи в накопительных водонагревателях используются магниевые аноды. Они представляют собой стержень с нанесенным на поверхность магниевым сплавом.

Магний характерен низким показателем электрохимического потенциала. Соль при взаимодействии с ним будет оставаться на поверхности вместо того, чтобы оседать на внутренней стенке бака.

ПОМНИТЕ ОБ ЭТОМ! Анод — это составляющая, которая нуждается в регулярной замене. В среднем частота, с которой необходимо ее производить – приблизительно раз в год.

Неисправность регулятора давления

Редуктор давления воды предназначен для корректировки давления жидкости. Стабильное функционирование предотвратит появление протечек и порчу водопроводного оборудования. Однако неправильная работа регулятора давления может привести к проблемам с бойлером. Рассмотрим две такие ситуации:

1. Если входное давление жидкости незначительно выше, чем то, которое установил производитель. Отдельные модели проточного оборудования для нагревания воды оснащены встроенной блокировкой: они не будут включаться, пока давление не придет в норму. В случае с накопительными аппаратами подогретая жидкость за счет редуктора давления будет стравливаться из клапана в канализацию. Это приведет к неоправданным расходам воды и электроэнергии.
2. Если входное давление сильно превышает указанное в паспорте оборудования, возможны появление протечек или поломка не только водонагревателей, но и другой подключенной к водопроводу техники: посудомоечных и стиральных машин, термостатов.

Неисправность термостата

Терморегулятор – это деталь, контролирующая то, когда жидкость перестанет и начинает нагреваться. Он помогает упростить процесс подогрева воды, снизить расход электричества и предотвратить разрыв бака от расширения при перегреве.

Если терморегулятор сломается, это может стать причиной того, что не идет горячая вода из водонагревателя. В таком случае необходимо заменить деталь.

Поломка смесителя

Еще одной причиной того, почему из водонагревателя не идет горячая вода, может стать загрязнение крана. Если вам или специалисту не удалось обнаружить неисправность в самом нагревателе, обратите внимание на точку водозабора, к которой подключен агрегат. В кране образуются отложенные соли, которые называют налетом извести. В результате их появления смеситель начинает протекать. Тогда конструкция нуждается в разборе и чистке.

Смеситель – это не часть конструкции нагревателя (кроме отдельных случаев, в которых душ поставляется в комплектации). Самостоятельное его обслуживание не приведет к несоблюдению условий гарантийного обслуживания.

Приведем последовательность действий, следуя которой, можно разобрать смеситель двухвентильного типа для последующей чистки:

1. Перекрыть воду.
2. Снять смеситель.
3. Снять с вентилей заглушки.
4. Открутить винт под заглушкой и снять вентиль со штока кран-буксы.
5. Отвинтить и извлечь из гнезда в корпусе крана кран-буксу.
6. Повторить пункты 1-5 с другим вентилем.




7. Разбираем переключатель со смесителя на душ: извлекаем заглушку, снимаем винт и рычажок, отвинчиваем кривошип.
8. Отвинчиваем накидную гайку на смесителе, чтобы отсоединить его от основной конструкции.
9. Снимаем шланг душа. Рекомендуется производить эту операцию вручную, без инструментов: в противном случае есть риск повредить хромовое покрытие.

Полдела сделано. Осталось прочистить детали и повторить последовательность в обратном порядке, чтобы собрать конструкцию. Дальше пошагово опишем процесс чистки:

1. Извлекаем из смесителя прокладки из резины.
2. Отвинчиваем и разбираем аэратор. Сеточку необходимо прочистить от образовавшегося налета. Осматриваем прокладку. Если есть необходимость, заменяем на новую.
3. Прочищаем от ржавчины и известковых отложений внутреннюю и внешнюю части корпуса. Для этого используйте любое удобное вам чистящее средство.

НАДО ЗНАТЬ! Если вы видите, что резиновая прокладка сухая или поврежденная, замените ее.

После того, как вы закончите, внутренние стенки будут гладкими и чистыми. Для профилактики протечек и заеданий крана советуем проводить указанные в этом пункте процедуры регулярно – хотя бы раз в год.

Из клапана водонагревателя течет вода?

Предохранительный клапан – это маленькая деталь с одной функцией: предотвращение разрыва бака. В процессе подогрева горячая вода из водонагревателя расширяется. Если после этого объем воды превысит вместительность бака, случится авария. Для этого и существует обратный клапан водонагревателя: он срабатывает при достижении определенного критически высокого показателя давления, сливая избыток воды.

В случае забивания мусора в обратный клапан водонагреватель не подает воду. Потребуется слить из бака всю воды, разобрать и расшатать шток.

Когда обращаться к мастеру

Некоторые незначительные причины того, почему плохо течет вода из водонагревателя, можно решить самостоятельно, но это повлечет за собой потерю гарантии. По этой причине рекомендуется вызывать специалиста при возникновении любых ситуаций, при которых горячая или холодная вода не течет из бойлера.

Интернет-магазин «Бигам» осуществляет техническое обслуживание и продает накопительные и проточные водонагреватели по всей России: в том числе, Москве, СПб и Ярославлю.

Деформации сварных соединений

Многие начинающие и даже опытные сварщики часто сталкиваются с проблемой деформации сварных соединений (искривлений рабочей поверхности из-за теплового воздействия дуги). Деформации могут приводить ко многим неприятностям, самая опасная из которых — это риск получить  конструктивно ненадежные соединения. Эта статья поможет лучше понять, что представляют собой деформации, как они происходят, какое влияние оказывают на соединение и как их контролировать.

Что такое деформации сварного соединения?
Деформация сварного соединения происходит из-за расширения и сужения наплавленного металла во время нагревания и остывания в ходе сварки. Если проводить сварку только с одной стороны детали, то это приведет к большему уровню деформаций, чем при чередовании обеих сторон. Во время цикла нагревания и охлаждения на сужение и деформацию металла влияет множество факторов, в частности, изменение физических и механических свойств металла по мере поступления тепла. Например, по мере роста температуры в зоне сварки предел прочности, эластичность и теплопроводимость стали падают, а тепловое расширение и удельная теплоемкость возрастают (Рис. 3-1). Эти изменения, в свою очередь, влияют на теплоотдачу и однородность распределения тепла.

Причины деформаций
Чтобы понять, как и почему происходят деформации во время нагревания и остывания металла, рассмотрим брусок стали, показанный на Рис. 3-2. При равномерном нагревании брусок начнет расширяться во всех направлениях, как это показано на Рис. 3-2(a). После того, как металл начнет остывать, он равномерно сузится до исходного размера.

Но если брусок зафиксирован — например, в тисках, как показано на Рис. 3-2(b) — боковое расширение будет невозможно. Но так как при нагревании материал все же должен расширяться, брусок расширится в вертикальном направлении (увеличится его толщина). Несмотря на это, когда брусок начнет остывать, он сузится равномерно, как показано на Рис. 3-2 (c). В результате брусок станет короче, но толще. Он получит необратимую деформацию (для простоты на рисунках выше показано только изменение толщины. В действительности также схожим образом изменится длина бруска)

Точно такие же силы сжатия и расширения действуют на наплавленный и основной металл. Когда наплавленный металл затвердевает и сплавляется с основным, он находится в расширенном состоянии. При остывании он пытается сжаться до объема, который он бы обычно имел при низкой температуре, но не может этого сделать из-за примыкающего основного металла. Из-за этого между наплавленным и основным металлом возникают напряжения. В этот момент из-за изменения объема при остывании сварной шов удлиняется и сужается. Но при этом снижаются только те напряжения, которые превышают предел текучести наплавленного металла. К моменту, когда металл остынет до комнатной температуры — при условии полной фиксации для предотвращения сдвигов — наплавленный металл будет иметь внутреннее растягивающее напряжение, примерно равное пределу текучести металла. Если снять фиксацию (зажимы или иную силу, препятствующую сжатию), остаточные напряжения будут частично сняты, потому что они заставят металл сдвинуться и деформировать соединение.

Контроль сжатия — как сократить деформации
Чтобы предотвратить или сократить деформации при нагревании и остывании сварного соединения, нужно использовать определенные конструкторские и сварочные приемы. Сжатие нельзя предотвратить, но его можно контролировать. Существует несколько методов сокращения деформаций из-за сжатия металла::

1.  Избегайте излишне большого сечения шва
 Чем больше металла, тем больше силы сжатия. Правильное сечение шва позволит не только сократить искажения, но и сэкономить время и сварочные материалы. Объем наплавленного металла в угловом соединении можно снизить за счет плоского или немного выпуклого шва, в стыковом — за счет правильной подготовки кромок и подгонки. Избыточный металл в сильно выпуклом шве не позволит повысить допустимую нагрузку, но определенно увеличит силы сжатия.

При сварке пластин большого сечения (больше 2,5 см) создание одностороннего или даже двухстороннего скоса кромок позволить значительно снизить объем наплавленного металла, что автоматически означает намного меньший уровень деформаций.

Как правило, когда не стоит опасаться деформаций, нужно выбирать самое экономичное соединение. Если деформации могут представлять собой проблему, подберите соединение, в котором остаточные напряжения будут друг друга компенсировать или соединение, для которого требуется наименьшее количество наплавленного металла.

2. Сделайте прерывистый сварной шов
Еще один способ снизить объем наплавленного металла — по возможности вести прерывистую сварку, как показано на Рис. 3-7(c). Например, при добавлении на стальную пластину ребер жесткости прерывистая сварка позволяет снизить объем наплавленного металла на 75% и в то же время обеспечить необходимую прочность.

3. Делайте как можно меньше проходов
Меньшее число проходов за счет материалов большего диаметра, Рис. 3-7(d) оказывается более предпочтительным в случаях, когда следует опасаться поперечных деформаций. Сжатие от каждого прохода суммируется, поэтому при большом числе проходов сжатие усиливается.

4. Прокладывайте шов возле нейтральной оси
Деформации можно сократить, если уменьшить плечо рычага для сил сжатия, которые могут сместить пластины. Это показано на Рисунке 3-7(e). Для контролирования деформаций можно эффективно использовать как строение шва, так и сварочную процедуру.

5. Располагайте швы на нейтральной оси
Этот метод, показанный на Рис. 3-7(f), позволяет уравновесить силу сжатия с одной стороны изделия силой сжатия с другой стороны. Для этого также важны строение соединения и процедура сварки.

6. Обратноступенчатая сварка
При сварке обратноступенчатым способом общее направление сварки может быть, например, слева направо, но каждый отдельный валик накладывается в направлении справа налево, как это показано на Рис. 3-7(g). При наложении очередного сегмента валика  его нагретые края расширяются, что временно раздвигает пластины в точке B. Но как только тепло переходит по пластине в точку C, расширение вдоль внешних краев CD опять сдвигает пластины вместе. Это расстояние больше всего в момент создания первого валика. При последующей сварке пластины расширяются меньше и меньше за счет силы сжатия предшествующих валиков. Обратноступенчатая сварка подходит не для каждой задачи и она слишком неэкономичная при автоматической сварке.

7. Прогнозирование сил сжатия
С помощью предварительной подгонки деталей (с первого взгляда может показаться, что это относится только к потолочной или вертикальной сварке, что не всегда так) можно использовать силы сжатия конструктивно. На Рис. 3-7(h) показано несколько примеров такой подгонки деталей. При этом методом проб и ошибок нужно подобрать зазоры, необходимые для того, чтобы силы сжатия стянули пластины в нужное положение.

Предварительные подгибка, подгонка и обратная деформация, Рис. 3-7(i) — это самые распространенные примеры компенсирования деформаций при сварке. При предварительной подгонке удлиняется верхняя часть кромок под сварку — где будет расположена большая часть наплавленного металла. Из-за этого шов в готовом виде получается несколько длиннее, чем было бы в нижнем положении. Когда после сварки зажимы будут сняты, пластины опять примут плоскую форму, что снизит продольное усадочное напряжение за счет укорачивания шва. Эти две силы компенсируют друг друга и пластины принимают желаемую плоскую форму.

Еще один распространенный прием компенсирования сил сжатия — это сварка парных идентичных сегментов, Рис. 3-7(j), жестко скрепленных зажимами. После завершения сварки обоих изделий им позволяют остыть и затем снимают зажимы. Этот метод можно совмещать с подгибкой, когда перед наложением зажимов в определенные места между деталями вставляются клины.

В случае швов большого сечения жесткость элементов и их расположение относительно друг друга позволяют должным образом сбалансировать все воздействующие силы. Если это невозможно, нужно найти другой способ компенсировать силы сжатия в наплавленном металле. Этого можно добиться, если с помощью зажимов погасить силы сжатия за счет противоположной силы. Этой противоположной силой могут быть: другие силы сжатия; сдерживающие силы зажимов, тисков или фиксаторов; сдерживающие силы из-за определенного расположения элементов; или провисание одного из элементов благодаря гравитации.

8.  Процедура сварки
Хорошо продуманная процедура сварки предусматривает поочередную сварку в разных местах конструкции, потому что когда она сжимается в одном месте, она противодействует силам сжатия в уже готовых соединениях. В качестве примера, сварку можно поочередно вести с двух сторон нейтральной оси стыкового соединения, как показано на Рис. 3-7(k). Еще один пример, для стыкового соединения, предусматривает поочередную сварку в последовательности, показанной на Рис. 3-7(l). В этих примерах сжатие от шва №1 компенсирует сжатие от шва №2.

Наверное, самый распространенный способ контроля деформаций в мелких деталях — это зажимы, тиски и другие крепежные приспособления, которые фиксируют детали в нужном положении до завершения сварки. Выше уже было упомянуто, что сдерживающая сила зажимов увеличивает внутреннее напряжение в наплавленном металле до тех пор, пока не будет достигнут предел текучести. В большинстве случаев сварки низкоуглеродистой стали он составляет около 310 МПа. Было бы логично предполагать, что это напряжение приведет к значительному смещению или деформации после того, как деталь освободят от тисков или зажимов. Однако на самом деле этого не происходит, так как это напряжение (сужение детали) намного ниже смещения, которое произошло бы без использования фиксации во время сварки.

9.  Снижение сил сжатия после сварки
Проковка — это один из доступных способов противостоять силам сжатия во время остывания шва. По сути, проковка шва позволяет удлинить шов и сделать его тоньше, тем самым снизив (с помощью пластических деформаций) напряжение из-за остывания при охлаждении металла. Но этим методом нужно пользоваться с осторожностью. Например, нельзя проковывать корневой шов из-за риска скрыть или вызвать появление трещины. Как правило, проковка не допускается при последнем проходе, потому что это может скрыть трещину и помешать визуальному осмотру, и потому что она оказывает нежелательный эффект механического упрочнения. Поэтому применимость этого метода несколько ограничена, хотя бывают  случаи, когда проковка между проходами оказалась единственным подходящим решением проблем с деформациями или растрескиванием. Перед проведением проковки на нее сначала нужно получить конструкторское разрешение.

Еще один метод снятия сил сжатия — это термическое снятие напряжения, контролируемое нагревание соединения до определенной температуры с последующим контролируемым соединением. Иногда для этого скрепляют вместе два идентичных соединения, после чего проводится сварка и снятие напряжения. Это позволяет свести к минимуму остаточное напряжение, которое деформировало бы соединения.

10.  Сокращение времени сварки
Так как для распространения тепла необходимо время, оно оказывает большое влияние на деформации. В большинстве случае предпочтительно завершить сварку как можно скорее, до того, как нагреется и расширится большой объем металла. Сжатие и деформирование сварного шва зависят от используемого процесса сварки, типа и диаметра сварочных материалов, силы тока и скорости сварки. Механизированное сварочное оборудование позволяет сократить продолжительность сварки и объем затронутого тепловым воздействием металла, как следствие, сократив уровень деформаций. Например, для создания сварного шва определенного размера на пластине большого сечения с настройками 175А, 25В и 7,5 см/мин. требуется 87 500 джоулей энергии (тепловложения) на линейный дюйм шва. Для создания такого же шва с настройками 310А, 35В и 20 см/мин. требуется 81 400 джоулей на линейный дюйм. Большое тепловложение обычно приводит к большим деформациям шва (примечание: мы специально не используем слова «избыточное» и «больше необходимого» потому что сечение шва тесно связано с тепловложением. В большинстве случаев сечение углового шва (в дюймах) равняется квадратному корню тепловложения(кЖд/дюйм), поделенному на 500. Поэтому эти два соединения скорее всего будут иметь разный размер.

Другие методы контроля деформаций

Тиски с жидкостным охлаждением
Для борьбы с деформациями было разработано несколько методов. Например, при сварке листового металла иногда используется жидкостное охлаждение (Рис. 3-33), которое позволяет быстро отводить жар от свариваемых компонентов. Для этого к медным крепежным зажимам припаиваются медные трубы и во время сварки через эти трубы подается вода. Кроме того, деформации также удается сократить за счет сдерживающей силы зажимов.

Укрепляющая накладка
«Укрепляющие накладки» — это еще один полезный прием для снижения деформаций при сварке стыковых соединений, Рис. 3-34(a). К кромкам одной из пластин приваривают скобы и в них вставляют клины, которые выравнивают кромки и удерживают их во время сварки.

Термическое снятие напряжения
Снятие напряжение нагреванием используется для снижения деформаций только в исключительных случаях. Однако бывают случаи, когда это необходимо для предотвращения дальнейшей деформации материала до завершения сварки.

Обзор: контрольный список для снижения деформаций
Этот список поможет Вам избежать деформаций:

Избегайте чрезмерного сечения швов
Контролируйте подгонку
Если это возможно и приемлемо с точки зрения конструкторских требований используйте прерывистую сварку
При угловой сварке делайте как можно более короткие отрезки.
При сварке с разделкой кромок старайтесь уменьшить объем наплавленного металла. Обдумайте возможность использования двухсторонних соединений.
При многопроходной сварке по возможности ведите сварку поочередно с обеих сторон соединения.
Насколько это возможно, сократите число проходов.
Используйте процедуры с низким тепловложением. Обычно для этого требуется большая производительность наплавки и высокая скорость сварки
Используйте сварочные манипуляторы, чтобы как можно больше увеличить долю сварки в нижнем положении. Сварка в нижнем положении позволяет использовать сварочные материалы большого диаметра и процедуры сварки с высокой производительностью наплавки
Располагайте швы рядом с нейтральной осью изделия
Как можно равномернее распределяйте тепло с помощью продуманной процедуры сварки и расположения швов
Ведите сварку по направлению к незафиксированной части изделия
Пользуйтесь для подгонки деталей зажимами, тисками и укрепляющими накладками
Предварительная подгонка и подгибка позволит силам сжатия придать изделиям нужную форму
Соединяйте изделия и узлы таким образом, чтобы сварные соединения компенсировали друг друга вдоль нейтральной оси секции

Эти приемы помогут свести влияние деформаций и остаточного напряжения к минимуму.

Странное свойство воды заставляет океаны подниматься

По мере нагрева воды ее объем увеличивается. (За исключением одной странной аномалии.)

ваedu.au

С 1992 года уровень океанов Земли поднялся в среднем на три дюйма, и повышение температуры воды не показывает никаких признаков остановки, заявило НАСА 26 августа.

Стив Нерем, климатолог, возглавляющий группу НАСА по изменению уровня моря, сказал, что «мы заперты на 3 фута. повышения уровня моря и, возможно, еще больше «, если нынешняя скорость сохранится.

Но поскольку океан продолжает поглощать тепло от глобального потепления, эта оценка может быть преуменьшением. В зоне риска находятся такие низкие города, как Новый Орлеан, разрушенный ураганом Катрина 10 лет назад.

Таяние ледников и ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде является причиной повышения уровня моря как минимум на две трети. Недостающий фрагмент головоломки — это странное явление, называемое тепловым расширением, когда тепло вызывает расширение объема воды.

Вода странная. Это одна из немногих жидкостей, которая расширяется при замерзании при 0 ° C, но сжимается при нагревании до 4 ° C.(Вот почему вода плавает, в то время как большинство других типов льда тонет ).

Но если вы нагреете воду до температуры выше 4 ° C, молекулы будут сильно давить друг на друга, увеличивая общий объем жидкости и заставляя ее принимать больше места.

Поверхность Земли нагрелась в среднем примерно на 0,8 градуса Цельсия с 1880 года, вскоре после начала промышленной революции.

Это увеличение не кажется большим, объясняет NASA Earth Observatory, но оно имеет серьезные последствия:

Глобальное изменение на один градус является значительным, потому что требуется огромное количество тепла, чтобы нагреть все океаны, атмосферу и т. Д. и приземлиться на столько.В прошлом падение на один-два градуса было всем, что требовалось, чтобы погрузить Землю в малый ледниковый период. Падения на пять градусов было достаточно, чтобы 20 000 лет назад большая часть Северной Америки была погребена под огромной массой льда.

И наш мир подвергается значительному потеплению, особенно на северном полюсе:

Мир нагревается, и это увеличивает объем воды в океане.Земная обсерватория НАСА

Океаны Земли особенно подвержены риску — они отреагировали на это увеличение, поглощая все больше и больше тепла по мере повышения глобальной температуры:

Океан — один из крупнейших поглотителей тепла на Земле.NOAA

И поскольку вода расширяется при нагревании, это избыточное поглощение тепла привело к увеличению объема океанов Земли.

На данный момент этот объем увеличивается лишь на долю процента от первоначального объема океана.

Но применимо даже к части 335 миллионов кубических миль воды на планете , e.г. поверхностных вод, это увеличение приводит к значительному повышению уровня моря — вдобавок к увеличению стока воды из мировых запасов тающего льда.

Повышение мирового уровня моря после промышленной революции.

Союз неравнодушных ученых

По данным Союза обеспокоенных ученых, с 1880 по 2009 год уровень моря поднялся примерно на 8 дюймов, при этом преобладающей причиной было тепловое расширение.

Новые данные НАСА показывают рост на 3 дюйма с 1992 года — большой скачок по сравнению с прошлыми примерно 100 годами.

Опять же, это не так уж много. Но любое усиление дает штормовые нагоны, которые могут сокрушить прибрежные болота, опрокинуть дамбы и нанести ущерб все глубже и глубже вглубь суши.

Это упрощенная иллюстрация того, как это выглядит для прибрежных городов, но это опасный сценарий:

Союз неравнодушных ученых

Более того, скорость повышения уровня моря только увеличивается, поскольку океаны впитывают больше тепла, расширяются, а айсберги и ледники продолжают таять.

Что способствует повышению уровня моря.

Земная обсерватория НАСА

Земля безумно динамична — особенно океаны.Отчасти поэтому прежде всего требуется так много времени, чтобы выявить эти тенденции; вам нужно проводить измерения в течение длительного периода времени, чтобы увидеть тенденции.

С этой целью исследователи до сих пор не уверены в взаимосвязи поверхностных вод и глубоководного потепления океана. Но само собой разумеется, что если на планете будет продолжаться потепление, а океаны продолжат поглощать тепло, уязвимые прибрежные города, такие как Новый Орлеан, окажутся в беде.

Почему вода расширяется при охлаждении? Новое объяснение

Капли воды.Изображение: Wikimedia Commons.

(PhysOrg.com) — Большинство из нас на первых уроках естествознания узнают, что, когда все остывает, они сжимаются. (Когда они нагреваются, мы узнаем, они обычно расширяются.) Однако вода кажется исключением из правил. Эта обычная жидкость не сжимается при охлаждении, а расширяется. Чтобы объяснить это явление, некоторые ученые приняли модель «смеси», которая подразумевает, что из-за охлаждения преобладают ледяные компоненты низкой плотности.Масакадзу Мацумото из Исследовательского центра материаловедения Университета Нагоя в Японии придерживается иной идеи. Он описывает свои открытия в книге Physical Review Letters : «Почему вода расширяется при охлаждении?»

«Теоретики часто описывают, что подобная льду локальная структура возникает в переохлажденной жидкой воде в результате охлаждения, и увеличение такой неоднородной области с низкой плотностью вызывает аномалии плотности», — сообщает Мацумото PhysOrg.com . «Такое объяснение легко представить и выглядит правдоподобным. Экспериментаторы склонны верить красивой и простой модели теоретика и интерпретировать свои данные, основываясь на этом ».

Однако такая неоднородность, которая должна иметь место в этой смешанной модели, не была действительно экспериментально доказана. Мацумото намеревался смоделировать переохлажденную воду и посмотреть, сможет ли он обнаружить механизм расширения воды в условиях, которые должны заставить ее сжиматься. В предыдущей работе (М. Мацумото, А.Baba, and I. Ohmine, J. Chem. Phys. 127, 134504 (2007)), Мацумото предложил новый метод анализа структуры сети водородных связей, обнаруженной в переохлажденной жидкой воде. «Я обнаружил, что структура переохлажденной воды может быть разбита на множество многогранников, витритов», — говорит он. «Я подумал, что проблема будет хорошей возможностью проверить мой метод».

«Вода — это сеткообразующее вещество. Вы можете представить структуру сети как кухонную губку, — продолжает Мацумото.«Губчатая структура изначально представляет собой пену, но мембраны теряются, и остаются только балки — связки. И в сети из воды, и в кухонной губке четыре связи встречаются в точке или узле, образуя трехмерно связанную случайную сеть. Как указывал Плато в 19 веке, четыре пучка пены пересекаются в узле с правильным тетраэдрическим углом — углом Маральди — подобным сети водородных связей воды ».

Мацумото использовал компьютерное моделирование, чтобы изучить три способа изменения объема ячеек пены: удлинение связей, изменение вмещающего угла между связями и изменение топологии сети.«Разделяя три вклада, механизм стал очень ясным. Один способствует тепловому расширению, другой способствует тепловому сжатию, а последний — нет. Максимум плотности является результатом этих конкурирующих вкладов », — объясняет он.

«Я обнаружил, что тепловое сокращение объема происходит из-за отклонения валентных углов от обычного тетраэдрического угла», — говорит Мацумото.Он также применил свою прежнюю идею витритов для классификации местных структур. «Любая локальная структура сжимается, когда валентный угол искажается от правильного тетраэдрического угла. Другими словами, местное структурное разнообразие не является основным фактором теплового сжатия. Вода равномерно сжимается за счет термической угловой деформации, независимо от местного структурного разнообразия ».

Однако сейчас экспериментальное воспроизведение результатов моделирования Мацумото является довольно сложной задачей.«По-прежнему очень трудно наблюдать микроскопическую неоднородность экспериментально». Однако он надеется, что его моделирование, по крайней мере, заставит теоретиков и экспериментаторов задуматься об альтернативах идее ледяного домена с низкой плотностью, растущего в жидкой воде посредством охлаждения. «Мое открытие повлияет на интерпретацию экспериментальных данных о переохлажденной воде, а также о воде вблизи стенок, растворенных веществах и биомолекулах».

Двигаясь вперед, Мацумото надеется использовать компьютерное моделирование для решения проблемы полиаморфизма воды.«Есть несколько материалов, которые вызывают сосуществование жидкости и жидкости. Наиболее очевидный случай наблюдается в люминофоре, и предполагается, что такие материалы с тетраэдрической сеткой, такие как вода, кремний, кремний и германий, также имеют место », — настаивает он. «С помощью компьютерного моделирования многие люди также воспроизвели сосуществование жидкости и жидкости. Однако никто так и не объяснил, как и почему две жидкие фазы одного компонента могут иметь общий интерфейс ».

Похоже, что вода намного интереснее, чем многие из нас могли себе представить.

Дополнительная информация:

Масакадзу Мацумото, «Почему вода расширяется при охлаждении?» Physical Review Letters (2009). Доступно в Интернете: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.017801.

М. Мацумото, А. Баба, И. Омин, «Сетевой мотив воды». Журнал химической физики (2007). Доступно на сайте: theochem.chem.nagoya-u.ac.jp/w… rk + motif + of + water # p0.

Авторские права 2009 PhysOrg.com.

Все права защищены.Этот материал нельзя публиковать, транслировать, переписывать или распространять полностью или частично без письменного разрешения PhysOrg.com.

Ученые наблюдают за жидкой водой ниже нуля

Ссылка :
Почему вода расширяется при охлаждении? Новое объяснение (17 июля 2009 г.)
получено 13 августа 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2009-07-cools-объяснение.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Тепловое расширение и повышение уровня моря (13 июля 2017 г.)

Уровень моря повышается угрожающими темпами из-за выбросов парниковых газов, которые привели к повышению температуры атмосферы.Когда большинство людей думают о повышении уровня моря, первое, что приходит на ум, — это таяние ледников и айсбергов, однако одним из значительных, но менее известных факторов является тепловое расширение.

Что такое тепловое расширение?

Если объект нагревается, его атомы вибрируют быстрее и расширяются, вызывая расширение объекта. Это называется тепловым расширением. Когда он остывает, атомы замедляются, и объект сжимается.

Тепловое расширение может повлиять на предметы, которые мы видим и используем каждый день.Например, у некоторых мостов есть компенсаторы, которые позволяют мосту расширяться и сжиматься без изгиба и растрескивания.

При чем здесь океаны?

Как и любой другой объект, океан реагирует на изменение температуры расширением или сжатием. Поверхность океана легко забирает тепло из воздуха, заставляя молекулы воды на поверхности нагреваться и расширяться. Это известно как термостерическое повышение уровня моря.

На большей глубине и при более высоком давлении вода расширяется еще больше, что означает, что при одинаковом поступлении тепла вода океана будет расширяться больше на большей глубине, чем вода на поверхности, создавая еще более высокий уровень моря.

Текущий климат и будущее наших океанов.

В соответствии с Парижским соглашением 2015 года политики согласились «удерживать повышение глобальной средней температуры до уровня значительно ниже 2 ° C по сравнению с доиндустриальным уровнем и продолжать усилия по ограничению повышения температуры на 1,5 ° C выше доиндустриального уровня». ¹ Политики предложили искусственно удалить CO ₂ из атмосферы, чтобы снизить средние глобальные температуры и обратить вспять изменение климата, вызванное антропогенными факторами.

Источник: Global Climate Project ²

Изменения атмосферных температур непосредственно приводят к повышению или понижению температуры Мирового океана. Если средняя глобальная температура повысится, повысится и средняя температура наших океанов.

В период с 1993 по 2010 год скорость повышения среднего глобального уровня моря составляла 3,2 мм в год. ³ На долю теплового расширения океанов приходится 34% этого объема со скоростью 1,1 мм в год. ⁴

Из-за большой теплоемкости океана и количества времени, необходимого для циркуляции воды, возникает задержка, прежде чем можно будет увидеть все эффекты потепления.Это также означает, что будет задержка между снижением температуры атмосферы и охлаждением океанов.

Токарска и Зикфельд смоделировали реакцию уровня моря на несколько сценариев атмосферных концентраций CO ₂ . ⁵ Они обнаружили, что даже при искусственном удалении большого количества CO ₂ потребуется несколько столетий, чтобы глобальный средний термостерический уровень моря снизился.

Временные ряды глобальных переменных для моделирования постоянных кумулятивных выбросов (CCE).(a) уровень выбросов CO2 (ископаемое топливо и изменение землепользования) (b) концентрация CO2 в атмосфере; (c) изменение средней глобальной температуры относительно 1801 года; (d) термостерическое повышение уровня моря по сравнению с 1801 годом. Названия сценариев в легенде указывают на пиковые темпы выбросов ископаемого топлива (в ГтС год − 1). RCP 2.6 на панели (а) показан для справки. ⁵

Чтобы узнать больше о причинах повышения уровня моря, посетите страницу НАСА «Глобальное изменение климата».

Список литературы

¹ Парижское соглашение: Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата, Парижское соглашение, http: // unccc.int / files / essential_background / Convention / application / pdf / english_paris_agreement.pdf, по состоянию на 12 июля 2017 г.

² http://www.globalcarbonproject.org/carbonbudget/16/presentation.htm

³ Церковь, J.A., P.U. Кларк, А. Казенаве, Дж.М. Грегори, С. Джевреева, А. Леверманн, М.А. Меррифилд, Г.А. Милн, Р. Нерем, П. Нанн, А.Дж. Пейн, В.Т. Пфеффер, Д. Стаммер и А.С. Унникришнан. 2013. Изменение уровня моря. В: Изменение климата 2013: основы физических наук.Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тиньор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

⁴ Purkey, S.G., G.C. Johnson и D.P. Chambers. 2014. Относительный вклад массы океана и глубоких стерических изменений в повышение уровня моря в период с 1993 по 2013 год.J. Geophys. Res. Океаны. 119: 7509–7522.

⁵ Катаржина Б. Токарска и Кирстен Зикфельд. 2015. Эффективность чистых отрицательных выбросов диоксида углерода в обращении вспять антропогенного изменения климата. Environ. Res. Lett. 10 (9).

Биология / Химия

Биология / Химия

Сильный
Ледяной

Цель (и) :

оценок
6-8: Чтобы ученики осознали это,
хотя почти все твердые тела и жидкости расширяются при повышении температуры,
вода — одно из немногих веществ, которое расширяется при замерзании.Количество воды займет больше места
как твердое тело, чем как жидкость.
Расширение воды, когда она замерзает в лед, происходит из-за того, что водород
связывание втягивает молекулы в открытую кристаллическую структуру, которая занимает
больше места, чем жидкая вода. В
выделение тепла при изменении состояния вызывает передачу энергии. Если система расширяется, она работает над
окружающая среда и энергия передаются из системы.

Материалы :

Действия
1 : морозильная камера, 4 банки диетической газировки и 4 банки
газировка обычная, 4 (кварты) пакета Ziploc,

небольшой пластиковый горшок с
крышка, маленькая банка с крышкой, 3 карандаша, верхняя часть, липкая лента

Действия
2: воздушный шарик, 5 пластиковых стаканов, теплая вода, 5 шт.
INSTANTS расширяемые капсулы

Действия
3 : небольшой стеклянный флакон или флакон с винтом
колпачок, пустая банка, соль, вода, лед

Стратегия :

Мероприятие 1

За два дня до урока положите каждую банку с шоколадом в застежку-молнию.
пакет и поместите в морозильную камеру.Заполните
доверху пластиковый горшок с водой, накройте крышкой и поместите в
морозильная камера. Наполните банку до краев
холодная вода. Надавите на крышку так сильно, как
можно, не проливая воды.
Накройте крышку крышкой. Положил
два карандаша под банкой и один карандаш на крышке бутылки. Обмотайте липкой лентой два дна
карандаши на обоих концах, обвив вокруг верхнего карандаша. (См. Иллюстрацию на
следующая страница) Осторожно поместите банку
в морозильную камеру.

Начните презентацию с того, что студенты изучат
банки с содовой в их пакетах Ziploc.

Содержимое
банки должны замерзнуть и изменить форму банок. Некоторые банки могут даже лопнуть (диета
Pepsi часто делает). Банки можно оставить
замороженные, или их можно разморозить и вылить жидкость из банок, которые могут
лопнули. Покажите банки в их
Сумки с застежкой-молнией в классе и попросите учеников изучить их. Попросите учащихся описать то, что они видят. Попросите их выдвинуть гипотезу о том, что может
из-за того, что банки изменили свою форму или даже раскололи некоторые банки.Скажите студентам, что банки были
замороженный. Обсудите отношения
материя, энергия и отдача тепла при смене фазы. Обсудите и сделайте вывод, что
передача энергии и сил из системы происходила. Если система расширяется, она работает над
окружающая среда и энергия передаются. Осмотрите пластиковый горшок.
(Когда вода замерзнет, ​​крышка должна приподняться.) Осмотрите банку и карандаши. (Крышка
должен был быть вытолкнут льдом, и карандаш мог сломаться.)

Разделить
студентов на пять групп. Заполните
пластиковые стаканы или чашки с теплой водой и

дать
каждой группе по одной капсуле ИНСТАНТОВ .
Бросьте капсулу в чашку.

капсула расширится примерно через двадцать секунд и продолжит расширяться в течение
какое-то время. Наблюдать, обсуждать и делать выводы
что капсула расширилась или, другими словами, увеличился ее объем.

Есть
студент надувает воздушный шар. Опять таки
Обсудим и сделаем вывод, что воздушный шар расширился.

Действия
3 .

Заливка
пустая банка с холодной водой, льдом и чайной ложкой соли. Наполните небольшой флакон или бутылку до краев
вода. Осторожно прикрутите колпачок
плотно. Поместите флакон или бутылку
в банку с водой, льдом и солью.
Примерно через десять или пятнадцать минут флакон или флакон
треснет, иначе треснет пластиковый колпачок.
(Только учитель должен вести эту часть демонстрации.) Пусть ученики понаблюдают. Учитель и ученики обсуждают и делают выводы
что добавление соли в воду снижает температуру замерзания.

Спросите студентов, почему вода стала больше и толкалась
наружу, как он замерз. После их
Ответы, объясните, почему вода расширяется при охлаждении ниже 4 градусов
Цельсия возникает из-за водородных связей.
Водородная связь образует слабую связь между атомами водорода и кислородом.
атомы соседних молекул воды. В
водородные связи при более высоких температурах не влияют на воду, потому что вода
молекулы расположены слишком далеко друг от друга, чтобы могло произойти какое-либо взаимодействие. Как только температура упадет до 4 градусов
По Цельсию, молекулы обладают меньшей кинетической энергией и расположены ближе друг к другу.Вода полярна. Положительные концы некоторых молекул воды притягивают отрицательные.
концы других молекул. Когда вода
достигает 4 градусов Цельсия, молекулы были сведены как можно ближе к одной
другой, как они будут. Ниже 4
градусов молекулы воды начинают выстраиваться в кристаллическую решетку
структура льда. Это требует
молекулы воды, чтобы расширить угол между одинарными связями кислород-водород от
обычные 104,5 градуса. Для того чтобы
молекулы воды, чтобы сделать максимальное количество водородных связей между молекулами
сдвинуться дальше друг от друга, что приведет к увеличению объема льда.В результате лед расширяется.

Производительность
Оценка :

участие студентов и их ответы во время занятий и последующей деятельности
обсуждения.

Каталожные номера :

Амери,
Вереск; Книга экспериментов ноу-хау , Талса: ИЗДАНИЕ EDC (1989) стр.25

Смит, Ричард и Смут, Роберт С.,
Современный курс химии, Merrill Publishing Company, Columbus (1990), стр. 344-345.

Шуг,
Кен

Объемное — или кубическое — тепловое расширение

Удельный объем единицы может быть выражен как

v = 1 / ρ = В / м (1)

, где

v = удельный объем (м ³ / кг, футов ³ / фунт)

ρ = плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

V = объем агрегата (м ³ , фут ³ )

м = масса агрегата (кг, фунты)

Изменение объема агрегата при изменении температуры может быть выражается как

dV = V ₀ β (t ₁ — t ₀ ) (2)

где

d V = V ₁ — V ₀ = изменение объема (м ³ , фут ³ )

β = Коэффициент объемного температурного расширения (м ³ / м ^{3 o} C, фут ³ / фут ^{3 o} F)

t ₁ = конечная температура ( ^o C, ^o F)

t ₀ = начальная температура ( ^o C, ^o F)

Плотность жидкости при изменении температуры может быть выражена как

ρ ₁ = m / V ₀ (1 + β (t ₁ — t ₀ ))

= ρ ₀ / (1 + β (t ₁ — t ₀ )) (3)

где

ρ ₁ = конечная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

ρ ₀ = начальная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

Онлайн-калькулятор теплового кубического расширения — коэффициент расширения и температуры

Имейте в виду, что коэффициент расширения некоторых жидкостей, например воды, может изменяться в зависимости от температуры.Калькулятор, представленный ниже, является общим и может использоваться для метрических и британских единиц, если они используются последовательно.

Обратите внимание на , что коэффициент объемного расширения, используемый в калькуляторе, является постоянным. Если вы хотите рассчитать изменение объема жидкости в диапазоне температур, в котором коэффициент объемного расширения жидкости сильно изменяется, интерполируйте значения коэффициента или разделите расчет в разных диапазонах температур. Пример: вода — это жидкость, коэффициент объемного расширения которой сильно зависит от температуры.Вода имеет самую высокую плотность и наименьший объем при 4 ^o C (39,2 ^o F) . Объемный коэффициент для воды отрицателен ниже 4 ^o C и указывает, что объем уменьшается при изменении температуры от 0 ^o C ( 32 ^o F ) до 4 ^o C .

Онлайн-калькулятор теплового кубического расширения — плотности

Этот калькулятор можно использовать для расчета объема расширения, когда известны начальный объем, начальная и конечная плотности жидкости

V ₀ — начальный объем (м ³ , фут ³ )

ρ ₀ — начальная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

ρ ₁ — конечная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

Объемные температурные коэффициенты —

β — для некоторых жидкостей

• вода при 0 ^o C : -0.00005 0 (1/ ^o C)
• вода при 4 ^o C : 0 (1/ ^o C)
  
• вода при 10 ^o C : 0,000088 (1/ ^o C)
  
• вода при 20 ^o C : 0,000207 (1/ ^o C)
• вода при 30 ^o C : 0,000303 ( 1/ ^o C)
• вода при 40 ^o C : 0.000385 (1/ ^o C)
• вода при 50 ^o C : 0,000457 (1/ ^o C)
• вода при 60 ^o C : 0,000522 (1/ ^o C)
• вода при 70 ^o C : 0,000582 (1/ ^o C)
• вода при 80 ^o C : 0,000640 (1/ ^o C)
• вода при 90 ^o C : 0.000695 (1/ ^o C)
• этиловый спирт: 0,00109 (1/ ^o C), 0,00061 (1/ ^o F)
• масло: 0,00070 (1 / ^o C), 0,00039 (1/ ^o F)

Преобразование между метрическими и имперскими объемными температурными коэффициентами

• 1 (1/ ^o C) = 0,56 (1/ ^o F )
• 1 (1/ ^o F) = 1.8 (1/ ^o C)

Пример — кубическое расширение масла

100 литров — 0,1 м ³ — масла с объемным коэффициентом расширения 0,00070 1/ ^o C нагревается от 20 ^o C до 40 ^o C . Объемное расширение можно рассчитать с помощью уравнения (2)

dV = (0,1 м ³ ) _{(0.00070 1/ ^o C) ((40 ^o C) — (20 ^o C))}

= 0,0014 м ³

= 1,4 литра

Конечный объем составляет

100 литров + 1,4 литра = 101,4 литра

Пример — кубическое расширение масла

30 галлонов США масла нагревается от 7 0 ^o F до 100 ^o F . Объемное расширение можно рассчитать с помощью уравнения (2)

dV = (30 галлонов) _{(0.00039 1/ ^o F) ((100 ^o F) — (70 ^o F))}

= 0,351 галлона

Конечный объем составляет

30 галлонов + 0,351 галлон = 30,351 галлона

Тепловое расширение | Encyclopedia.com

КОНЦЕПЦИЯ

Большинство материалов подвержены тепловому расширению: тенденции расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. По этой причине мосты строятся с металлическими компенсаторами, чтобы они могли расширяться и сжиматься, не вызывая неисправностей в общей конструкции моста.Другие машины и конструкции также имеют встроенную защиту от опасностей теплового расширения. Но тепловое расширение также может быть полезным, делая возможным работу термометров и термостатов.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Молекулярная поступательная энергия

С научной точки зрения, тепло — это внутренняя энергия, которая течет от системы с относительно высокой температурой к системе с относительно низкой температурой. Сама внутренняя энергия, называемая тепловой энергией, — это то, что люди обычно имеют в виду, когда говорят «тепло».«Форма кинетической энергии, обусловленная движением молекул, тепловая энергия иногда называется молекулярной поступательной энергией.

Температура определяется как мера средней молекулярной поступательной энергии в системе, и чем больше изменение температуры для большинства материалов, тем больше как мы увидим, чем больше величина теплового расширения. Таким образом, движение молекул по отношению друг к другу.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ДВИЖЕНИЕ И НЬЮТОНОВСКАЯ ФИЗИКА.

В общем, кинетическая энергия, создаваемая движением молекул, может быть понята в рамках классической физики, то есть парадигмы, связанной с сэром Исааком Ньютоном (1642-1727) и его законами движения. Ньютон был первым, кто понял физическую силу, известную как гравитация, и объяснил поведение объектов в контексте силы тяжести. Среди понятий, необходимых для понимания физики Ньютона, — масса объекта, скорость его движения (в терминах скорости или ускорения) и расстояние между объектами.Все они, в свою очередь, являются центральными элементами для понимания того, как молекулы при относительном движении генерируют тепловую энергию.

Чем больше импульс объекта, то есть произведение его массы на скорость его скорости, тем сильнее воздействие, которое он оказывает на другой объект, с которым он сталкивается. Более того, его кинетическая энергия равна половине его массы, умноженной на квадрат его скорости. Масса молекулы, конечно, очень мала, но если все молекулы внутри объекта находятся в относительном движении — многие из них сталкиваются и, таким образом, передают кинетическую энергию, — это обязательно приведет к относительно большому количеству тепловых ударов. энергия со стороны более крупного объекта.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ И ФАЗЫ ВЕЩЕСТВА.

Тем не менее, именно из-за того, что молекулярная масса настолько мала, одна гравитационная сила не может объяснить притяжение между молекулами. Вместо этого это притяжение следует понимать с точки зрения второго типа сил — электромагнетизма, открытого шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831–1879). Детали электромагнитной силы не
здесь важно; нужно только знать, что все молекулы обладают некоторой составляющей электрического заряда.Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, а противоположные — притягиваются, между молекулами существует постоянное электромагнитное взаимодействие, которое создает различные степени притяжения.

Чем больше относительное движение между молекулами, тем меньше их притяжение друг к другу. Действительно, эти два аспекта материала — относительное притяжение и движение на молекулярном уровне — определяют, можно ли классифицировать этот материал как твердое, жидкое или газообразное. Когда молекулы движутся относительно друг друга медленно, они оказывают сильное притяжение, и материал, частью которого они являются, обычно классифицируется как твердое тело.С другой стороны, молекулы жидкости движутся с умеренной скоростью и поэтому обладают умеренным притяжением. Когда молекулы движутся с высокой скоростью, они практически не притягиваются, а этот материал известен как газ.

Прогнозирование теплового расширения

КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ.

Коэффициент — это число, которое служит мерой некоторой характеристики или свойства. Это также может быть коэффициент, на который умножаются другие значения для получения желаемого результата. Для любого типа материала возможно
рассчитайте степень расширения или сжатия этого материала при изменении температуры.В общих чертах это известно как коэффициент расширения, хотя на самом деле существует две разновидности коэффициента расширения.

Коэффициент линейного расширения — это константа, которая определяет степень изменения длины твердого тела в результате изменения температуры. Для любого данного вещества коэффициент линейного расширения обычно представляет собой число, выраженное в единицах 10. ^-5 / ° С. Другими словами, значение коэффициента линейного расширения конкретного твердого тела умножается на 0.00001 на ° C. (° C в знаменателе, показанном в уравнении ниже, просто «выпадает», когда коэффициент линейного расширения умножается на изменение температуры.)

Для кварца коэффициент линейного расширения равен 0,05. Напротив, железо с коэффициентом 1,2 в 24 раза чаще расширяется или сжимается в результате изменений температуры. (Сталь имеет ту же ценность, что и железо.) Коэффициент для алюминия составляет 2,4, что вдвое больше, чем у железа или стали. Это означает, что при одинаковом изменении температуры длина алюминиевого стержня изменяется в два раза больше, чем длина железного стержня.Свинец является одним из самых дорогих твердых материалов с коэффициентом, равным 3,0.

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ.

Линейное расширение данного
твердое тело можно рассчитать по формуле δ L = aL _O Δ T. Греческая буква дельта (d) означает «изменение в»; следовательно, первая цифра представляет изменение длины, а последняя цифра в уравнении означает изменение температуры. Буква a — это коэффициент линейного расширения, а L _O — исходная длина.

Предположим, что пруток свинца длиной 5 метров испытывает изменение температуры на 10 ° C; каково будет его изменение длины? Чтобы ответить на этот вопрос, a (3,0 · 10 ⁻⁵ / ° C) нужно умножить на L _O (5 м) и δ T (10 ° C). Ответ должен быть 150 & 10 ⁻⁵ м, или 1,5 мм. Обратите внимание, что это просто изменение длины, связанное с изменением температуры: при повышении температуры длина увеличится, а при понижении температуры на 10 ° C длина уменьшится на 1.5 мм.

РАСШИРЕНИЕ ОБЪЕМА.

Очевидно, линейные уравнения применимы только к твердым телам. Жидкости и газы, вместе классифицируемые как жидкости, соответствуют форме контейнера; следовательно, «длина» любого данного образца жидкости такая же, как и у твердого вещества, которое его содержит. Однако жидкости подвержены объемному расширению, то есть изменению объема в результате изменения температуры.

Для расчета изменения объема формула очень похожа на формулу для изменения длины; отличаются лишь некоторые детали.В формуле δ V = bV _O δ T последний член, опять же, означает изменение температуры, в то время как δ V означает изменение объема, а V _O — исходный объем. . Буква b обозначает коэффициент объемного расширения. Последний выражается в единицах 10 ^-4 / ° C, или 0,0001 на ° C.

Стекло имеет очень низкий коэффициент объемного расширения 0,2, а у стекла Pyrex чрезвычайно низкий — всего 0.09. По этой причине изделия из пирекса идеально подходят для приготовления пищи. Значительно выше коэффициент объемного расширения глицерина, маслянистого вещества, связанного с мылом, которое увеличивается пропорционально в 5,1 раза. Еще выше этиловый спирт с коэффициентом объемного расширения 7,5.

ПРИМЕНЕНИЕ В РЕАЛЬНОМ ЖИЗНИ

Жидкости

Большинство жидкостей следуют довольно предсказуемой схеме постепенного увеличения объема в ответ на повышение температуры и уменьшения объема в ответ на понижение температуры.Действительно, коэффициент объемного расширения жидкости обычно бывает выше, чем твердого тела, и — за одним заметным исключением, обсуждаемым ниже, — жидкость будет сжиматься при замораживании.

Поведение перекачиваемого бензина в жаркий день является примером теплового расширения жидкости в ответ на повышение температуры. Когда он поступает из своего подземного резервуара на заправке, бензин относительно прохладный, но он будет теплым, если вы будете сидеть в баке уже теплой машины. Если бак автомобиля заправлен, а автомобиль оставлен стоять на солнце — другими словами, если автомобиль не едет после заправки бака, — бензин может расшириться в объеме быстрее, чем топливный бак, вылившись на тротуар. .

ОХЛАДИТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ.

Другой пример теплового расширения жидкости можно найти внутри радиатора автомобиля. Если радиатор «долить» охлаждающей жидкостью в холодный день, повышение температуры может привести к расширению охлаждающей жидкости до ее перелива. В прошлом это создавало проблемы для владельцев автомобилей, поскольку двигатели автомобилей выбрасывали на землю избыточный объем охлаждающей жидкости, что требовало периодической замены жидкости.

Автомобили более поздних моделей, однако, имеют перепускной контейнер для сбора жидкости, выделяющейся в результате объемного расширения.Когда двигатель снова остывает, контейнер возвращает излишки жидкости в радиатор, тем самым «рециркулируя» ее. Это означает, что новые автомобили гораздо менее подвержены перегреву, чем старые. В сочетании с усовершенствованием смесей радиаторных жидкостей, которые действуют как антифриз в холодную погоду и охлаждающая жидкость в горячую, процесс «рециркуляции» привел к значительному сокращению поломок, связанных с тепловым расширением.

ВОДА.

Одна из веских причин не использовать чистую воду в радиаторе заключается в том, что вода имеет гораздо более высокий коэффициент объемного расширения, чем обычная охлаждающая жидкость двигателя.Это может быть особенно опасно в холодную погоду, потому что замерзшая вода в радиаторе может расшириться настолько, что треснет блок двигателя.

В общем, вода, коэффициент объемного расширения которой в жидком состоянии составляет 2,1 и 0,5 в твердом состоянии, демонстрирует ряд интересных характеристик, касающихся теплового расширения. Если понизить температуру кипения воды с 212 ° F (100 ° C) до 39,2 ° F (4 ° C), она будет
неуклонно сокращаться, как любое другое вещество, реагирующее на понижение температуры.Однако обычно вещество продолжает уплотняться, превращаясь из жидкого в твердое; но с водой этого не происходит.

При температуре 32,9 ° F вода достигает максимальной плотности, что означает, что ее объем для данной единицы массы минимален. Ниже этой температуры он «должен» (если бы он был подобен большинству типов материи) продолжать уменьшаться в объеме на единицу массы, но на самом деле он неуклонно начинает расширяться. Таким образом, он менее плотный, с большим объемом на единицу массы, когда достигает точки замерзания.Именно по этой причине, когда трубы замерзают зимой, они часто лопаются, что объясняет, почему залитый водой радиатор может стать серьезной проблемой в очень холодную погоду.

Кроме того, это необычное поведение в отношении теплового расширения и сжатия объясняет, почему лед плавает: твердая вода менее плотная, чем жидкая вода под ней. В результате замерзшая вода зимой остается на вершине озера; поскольку лед плохо проводит тепло, энергия не может уйти из воды под ним в достаточном количестве, чтобы заморозить остальную воду в озере.Таким образом, вода подо льдом остается жидкой, сохраняя жизнь растений и животных.

Газы

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ.

Как уже говорилось, жидкости расширяются в больший раз, чем твердые тела. Учитывая возрастающее количество молекулярной кинетической энергии для жидкости по сравнению с твердым телом и для газа по сравнению с жидкостью, неудивительно, что газы реагируют на изменения температуры еще большим изменением объема. чем у жидкостей. Конечно, когда речь идет о газе, «объем» измерить труднее, потому что газ просто расширяется, чтобы заполнить свой контейнер.Чтобы этот термин имел какое-либо значение, необходимо также указать давление и температуру.

Ряд газовых законов описывает три параметра для газов: объем, температуру и давление. Например, закон Бойля гласит, что в условиях постоянной температуры существует обратная зависимость между объемом и давлением газа: чем больше давление, тем меньше объем, и наоборот. Еще более актуальным для вопроса теплового расширения является закон Чарльза.

Закон Чарльза гласит, что при постоянном давлении существует прямая зависимость между объемом и температурой.Когда газ нагревается, его объем увеличивается, а когда он остывает, его объем соответственно уменьшается. Таким образом, если наполнить надувной матрас в комнате с кондиционером, а затем отнести матрас на пляж в жаркий день, воздух внутри расширится. В зависимости от того, насколько увеличится его объем, расширение горячего воздуха может вызвать «лопание» матраса.

ТЕРМОМЕТРЫ ОБЪЕМНОГО ГАЗА.

В то время как жидкости и твердые тела значительно различаются в отношении их коэффициентов расширения, большинство газов следуют более или менее одинаковой схеме расширения в ответ на повышение температуры.Предсказуемое поведение газов в этих ситуациях привело к разработке газового термометра постоянного давления, высоконадежного прибора, по которому часто сравниваются другие термометры, в том числе содержащие ртуть (см. Ниже).

В объемном газовом термометре пустой контейнер прикреплен к стеклянной трубке, содержащей ртуть. Когда газ попадает в пустой контейнер, столбик ртути движется вверх. Разница между прежним положением ртути и ее положением после введения газа показывает разницу между нормальным атмосферным давлением и давлением газа в емкости.Таким образом, можно использовать изменения объема газа в качестве меры температуры. Реакция большинства газов в условиях низкого давления на изменение температуры настолько однородна, что объемные газовые термометры часто используются для калибровки других типов термометров.

Твердые тела

Многие твердые тела состоят из кристаллов правильной формы, состоящих из молекул, соединенных друг с другом, как если бы они были пружинами. Пружина, которая отводится назад, непосредственно перед тем, как она отпущена, является примером потенциальной энергии или энергии, которой объект обладает в силу своего положения.Для кристаллического твердого вещества при комнатной температуре потенциальная энергия и расстояние между молекулами относительно низки. Но по мере увеличения температуры и расширения твердого тела пространство между молекулами увеличивается — как и потенциальная энергия в твердом теле.

Фактически, реакция твердых тел на изменения температуры имеет тенденцию быть более драматичной, по крайней мере, когда они наблюдаются в повседневной жизни, чем поведение жидкостей или газов в условиях
термическое расширение. Конечно, твердые тела меньше реагируют на изменения температуры, чем жидкости; но поскольку они твердые, люди ожидают, что их контуры будут неподвижными.Таким образом, когда объем твердого тела изменяется в результате увеличения тепловой энергии, результат более примечателен.

КРЫШКИ БАНКОВ И ЛИНИИ ПИТАНИЯ.

Обычный пример теплового расширения можно увидеть на кухне. Почти каждый имел опыт безуспешных попыток сдвинуть с места плотную металлическую крышку на стеклянном контейнере и, пролив горячую воду на крышку, обнаружил, что она наконец откроется. Причина этого в том, что вода при высокой температуре заставляет металлическую крышку расширяться.С другой стороны, как отмечалось ранее, стекло имеет низкий коэффициент расширения. В противном случае он расширился бы вместе с крышкой, что не позволило бы протекать по нему горячей водой. Если бы стеклянные банки имели высокий коэффициент расширения, они деформировались бы при относительно низком уровне тепла.

Другой пример теплового расширения твердого тела — провисание линий электропередач в жаркий день. Это происходит потому, что тепло заставляет их расширяться, и, таким образом, длина линии электропередачи, идущей от полюса к полюсу, больше, чем в условиях более низких температур.Конечно, маловероятно, что летняя жара может быть настолько сильной, что может создать опасность обрыва линий электропередач; с другой стороны, высокая температура может создать серьезную угрозу для более крупных конструкций.

УДЛИНИТЕЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.

Большинство больших мостовидных протезов имеют компенсаторы, которые выглядят как две металлические гребни, обращенные друг к другу, со сцепленными зубьями. Когда тепло заставляет мост расширяться в солнечные часы жаркого дня, две стороны компенсатора сдвигаются друг к другу; затем, когда после наступления темноты мост остывает, они начинают постепенно втягиваться.Таким образом, мост имеет встроенную зону безопасности; в противном случае у него не было бы места для расширения или сжатия в ответ на изменения температуры. Что касается использования гребенчатой ​​формы, то зазор между двумя сторонами компенсатора смещается, что сводит к минимуму удары, которые испытывают автомобилисты, проезжающие по нему.

Деформационные швы другой конструкции также можно встретить на автомагистралях и на «магистралях» железных дорог. Тепловое расширение представляет собой особенно серьезную проблему, когда речь идет о железнодорожных путях, поскольку рельсы, по которым ходят поезда, сделаны из стали.Сталь, как отмечалось ранее, расширяется в 12 частей на 1 миллион на каждый градус Цельсия при изменении температуры, и, хотя это может показаться незначительным, это может создать серьезную проблему в условиях высокой температуры.

Большинство путей построено из кусков стали, поддерживаемых деревянными стяжками, и проложено с зазором между концами. Этот зазор обеспечивает буфер для теплового расширения, но есть еще один вопрос, который следует учитывать: гусеницы прикручены к деревянным шпилькам, и если сталь слишком сильно расширится, она может вырвать эти болты.Следовательно, вместо того, чтобы помещать в отверстие того же размера, что и болт, болты вставляются в прорези, так что есть место для медленного скольжения гусеницы на месте при повышении температуры.

Такое расположение подходит для поездов, которые едут с обычной скоростью: их колеса просто шумят, когда они проходят через зазоры, которые редко бывают шире 0,5 дюйма (0,013 м). Однако высокоскоростной поезд не может двигаться по неровным путям; поэтому пути для высокоскоростных поездов прокладываются в условиях относительно высокого напряжения.Гидравлическое оборудование используется для натяжения участков пути; затем, как только гусеница закреплена на поперечных шпалах, натяжение распределяется по длине гусеницы.

Термометры и термостаты

РТУТЬ В ТЕРМОМЕТРАХ.

Термометр измеряет температуру путем измерения свойства, зависящего от температуры. Напротив, термостат — это устройство для регулировки температуры в системе отопления или охлаждения. Оба используют принцип теплового расширения в своей работе.Как отмечалось выше в примере с металлической крышкой и стеклянной банкой, стекло мало расширяется при изменении температуры; следовательно, это идеальный контейнер для ртути в термометре. Что касается ртути, то это идеальная термометрическая среда, то есть материал, используемый для измерения температуры, по нескольким причинам. Среди них высокая температура кипения и очень предсказуемая, равномерная реакция на изменения температуры.

В типичном ртутном термометре ртуть помещена в длинную узкую запечатанную трубку, называемую капилляром.Поскольку ртуть расширяется намного быстрее, чем стеклянный капилляр, ртуть поднимается и опускается с температурой. Термометр калибруется путем измерения разницы по высоте между ртутью при температуре замерзания воды и ртутью при температуре кипения воды. Интервал
между этими двумя точками затем делится на равные приращения в соответствии с одной из хорошо известных температурных шкал.

БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПОЛОСА В ТЕРМОСТАТАХ.

В термостате центральный компонент представляет собой биметаллическую полосу, состоящую из тонких полосок из двух разных металлов, расположенных вплотную друг к другу.Один из этих металлов имеет высокий коэффициент линейного расширения, а другой металл имеет низкий коэффициент. Повышение температуры приведет к тому, что сторона с более высоким коэффициентом расширится больше, чем сторона, менее чувствительная к изменениям температуры. В результате биметаллическая полоса прогнется в одну сторону.

Когда полоса изгибается достаточно далеко, она замыкает электрическую цепь и, таким образом, заставляет кондиционер включиться. Регулируя термостат, можно изменить расстояние, на которое биметаллическая полоса должна быть изогнута, чтобы замкнуть контур.Как только воздух в комнате достигнет желаемой температуры, металл с высоким коэффициентом сжатия начнет сжиматься, и биметаллическая полоса распрямится. Это приведет к размыканию электрической цепи и отключению кондиционера.

В холодную погоду, когда система контроля температуры ориентирована на нагрев, а не на охлаждение, биметаллическая полоса действует примерно так же — только на этот раз металл с высоким коэффициентом сжатия сжимается от холода, включая нагреватель. Другой тип термостата использует расширение пара, а не твердого тела.В этом случае нагревание пара заставляет его расширяться, давя на набор латунных сильфонов и замыкая цепь, таким образом, включая кондиционер.

ГДЕ ПОДРОБНЕЕ

Байзер, Артур. Физика, 5 изд. Ридинг, Массачусетс: Addison-Wesley, 1991.

«Сравнение материалов: коэффициент теплового расширения» (веб-сайт). (21 апреля 2001 г.).

Энциклопедия термодинамики (веб-сайт). (12 апреля 2001 г.).

Флейшер, Пол. Материя и энергия: принципы материи и термодинамики. Миннеаполис, Миннесота: Lerner Publications, 2002.

NPL: Национальная физическая лаборатория: Thermal Stuff: Beginner ‘Guides (Web site). (18 апреля 2001 г.).

Ройстон, Анджела. Горячие и холодные. Чикаго: библиотека Хайнемана, 2001.

Suplee, Curt. Объяснение повседневной науки. Вашингтон, округ Колумбия: Национальное географическое общество, 1996.

«Измерение теплового расширения» (веб-сайт). (21 апреля 2001 г.).

«Термическое расширение твердых тел и жидкостей» (веб-сайт). (21 апреля 2001 г.).

Уолпол, Бренда. Температура. Иллюстрировано Крисом Фэйрклафом и Деннисом Тинклером.Милуоки, Висконсин: Gareth Stevens Publishing, 1995.

КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ

КОЭФФИЦИЕНТ:

Число, которое служит мерой некоторой характеристики или свойства. Коэффициент также может быть фактором, против которого умножаются другие значения, чтобы обеспечить желаемый результат.

КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ:

Число, постоянное для любого конкретного типа твердого тела, используемое при вычислении величины, на которую изменится длина этого твердого тела в результате изменения температуры.Для любого данного вещества коэффициент линейного расширения обычно представляет собой число, выраженное в единицах 10 ^-5 / ° C.

КОЭФФИЦИЕНТ РАСШИРЕНИЯ ОБЪЕМА:

Число, постоянное для любого конкретного типа материала, используемое при расчете количества, на которое объем этого материала изменится в результате изменения температуры. Для любого данного вещества коэффициент объемного расширения обычно представляет собой число, выраженное в единицах 10 ^-4 / ° C.

HEAT:

Внутренняя тепловая энергия, которая течет от одного материального тела к другому.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ:

Энергия, которой обладает объект благодаря своему движению.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ПЕРЕНОСНАЯ ЭНЕРГИЯ:

Кинетическая энергия в системе, создаваемая движением молекул относительно друг друга.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ:

Энергия, которой обладает объект в силу своего положения.

СИСТЕМА:

В физике термин «система» обычно относится к любому набору физических взаимодействий или любому материальному телу, изолированному от остальной Вселенной.Все, что находится вне системы, включая все факторы и силы, не имеющие отношения к обсуждению этой системы, называется средой.

ТЕМПЕРАТУРА:

Мера средней кинетической энергии или молекулярной поступательной энергии в системе. Разница в температуре определяет направление потока внутренней энергии между двумя системами при передаче тепла.

ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ:

Тепловая энергия, форма кинетической энергии, производимой движением атомных или молекулярных частиц.Чем больше движение частиц, тем больше тепловая энергия.

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ:

Свойство всех типов материи, которое проявляет тенденцию расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении.

Thermal Expansion — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

Твердые

Для многих твердых тел расширение прямо пропорционально изменению температуры.

∆ℓ = αℓ ₀ ∆ T

Области расширяются вдвое больше, чем длина.

∆ A = 2α A ₀ ∆ T

Объемы увеличиваются в три раза по сравнению с длиной.

∆ В = 3α В ₀ ∆ T

заявки

• изгиб
• компенсационный зазор / стык
• клапан против ожогов
• планка биметаллическая, термостат
• расширение отверстий (крепление поездных шин)
• «Более того, самолет расширяется на 15-25 сантиметров во время полета из-за палящего тепла, создаваемого трением с воздухом.Дизайнеры использовали ролики, чтобы изолировать кабину от тела, чтобы растяжение не разорвало самолет на части. «Хелен Пирсон» Concorde уходит в отставку «. Nature Physics Portal. Октябрь 2003 г.
• «Конкорд имеет длину 204 фута — растяжение в полете от шести до десяти дюймов из-за нагрева планера. Он окрашен в специально разработанную белую краску, чтобы учесть эти изменения и рассеять тепло, генерируемое сверхзвуковым полетом». источник
• Тепловое расширение — небольшой, но не всегда незначительный эффект.Типичные коэффициенты измеряются в частях на миллион на кельвин (10 ^-6 / K). Это означает, что длина вашей типичной классной измерительной линейки никогда не меняется более чем на 100 мкм за весь срок службы — вероятно, никогда не более чем на 10 мкм, пока учащиеся ее используют.

методы измерения

• компаратор длины
• дилатометр с толкателем (дает относительное расширение, так как сам прибор расширяется)
• интерферометр (метод высшей точности)
• рентгеновский дифактометр
• дилатометр емкостной
• тензодатчик
• дилатометр оптический (в основном цифровой фотоаппарат)

анизотропное расширение

• Некоторые материалы расширяются по-разному в разных направлениях, особенно графит и древесина (пиломатериалы).

жидкости

Жидкости могут только увеличиваться в объеме.

∆ В = β В ₀ ∆ T

Жидкости имеют более высокий коэффициент расширения, чем твердые.

β ~ 10 ⁻³ / K, 3α ~ 10 ⁻⁵ / K

заявки

вода

• аномальное расширение воды
  • лед менее плотен, чем вода
  • наиболее плотная вода при 4 ° C (ρ = 999.973 кг / м ³ )
• заявки
  • лопнули замерзшие трубы
  • оборот озерной воды весной

плутоний

Плутоний претерпевает больше фазовых переходов при обычных давлениях, чем любой другой элемент. При нагревании плутоний перед плавлением трансформируется через шесть различных кристаллических структур — α [альфа], β [бета], γ [гамма], Δ [дельта], Δ ‘[простое дельта] и ε [эпсилон]. Физические свойства, такие как плотность и тепловое расширение, значительно различаются от фазы к фазе, что делает его одним из самых сложных металлов для обработки и обработки.Металлургию плутония лучше доверить специалистам.

Примечания формируют LLNL, которые необходимо перефразировать. «Одно из уникальных физических свойств плутония заключается в том, что чистый металл демонстрирует шесть фазовых превращений в твердом состоянии, прежде чем достигнет жидкого состояния, переходя от альфа, бета, гамма, дельта, дельта-простота к эпсилону. стабильная альфа-фаза при комнатной температуре и жидкое состояние элемента.Еще одной необычной особенностью является то, что нелегированный плутоний плавится при относительно низкой температуре, примерно 640 ° C, с образованием жидкости более высокой плотности, чем твердое тело, из которого он плавится.Кроме того, упругие свойства дельта-гранецентрированной кубической (ГЦК) фазы плутония являются сильно направленными (анизотропными). То есть эластичность металла широко варьируется по разным кристаллографическим направлениям в шесть-семь раз ».

инвар

Газы

Поведение газов более сложное, газы будут расширяться настолько, насколько позволит давление. Ознакомьтесь с законами о газе.

.