Підручник Фізика 8 клас - В.Д. Сиротюк - Генеза 2016 рік

Розділ 1 ТЕПЛОВІ ЯВИЩА

§ 2. РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ ТІЛ

Чи однаково натягнуті дроти ліній електропередач взимку і влітку? Чому, прокладаючи нафтопроводи та газопроводи, у деяких місцях роблять петлі (мал. 5)? Їдучи в поїзді, ви чуєте стукіт коліс. Це пов’язано з тим, що на стиках рейок залишають проміжки (мал. 6). Для чого це роблять?

Мал. 5

Мал. 6

Дослід 1. Розмістимо ложку між гайкою і голівкою гвинта (мал. 7). Нагріємо ложку в полум’ї газового пальника або спиртівки. Після нагрівання ложка не вміщається між гайкою і голівкою гвинта: ширина ложки збільшилась. Кажуть, що ложка розширилася. Після охолодження до попередньої температури ложка матиме початкові розміри і знову поміститься між гайкою та голівкою гвинта. Кажуть, що ложка звузилася.

Дослід 2. Один кінець залізного стержня завдовжки 1 м зафіксуємо в точці А (мал. 8). Другий його кінець перебуває в контакті зі стрілкою, яка може обертатися навколо точки С. Нагріємо стержень, і він змінить положення стрілки. Отже, довжина стержня збільшилась - він розширився.

Мал. 7

Мал. 8

Якщо температура залізного стержня завдовжки 1 м підвищується від 0 до 50 °С, то він видовжується на 0,6 мм, а якщо від 0 до 100 °С, то видовження стержня становить 1,2 мм.

Якщо провести аналогічний дослід із залізним стержнем, але вже завдовжки 2 м, то ми побачимо, що цей стержень, нагріваючись від 0 до 100 °С, видовжиться на 2,4 мм.

Дослід 3. Візьмемо мідний, скляний і алюмінієвий стержні завдовжки 1 м. Нагріємо їх від 0 до 100 °С. Видовження мідного стержня становитиме 1,6 мм, скляного - 0,9 мм, алюмінієвого - 2,2 мм.

Дослід 4. Холодна кулька вільно проходить у кільце (мал. 9). Нагріємо кульку - вона не проходить у холодне кільце. Діаметр кульки збільшився.

Мал. 9

Нагріємо одночасно кульку й кільце. Кулька проходить у кільце, тому що внутрішній діаметр кільця також збільшився.

Щоб протидіяти розширенню залізничної рейки під час її нагрівання від 25 до 65 °С, потрібно покласти на один з її кінців тіло масою 65 000 кг (тобто поставити не менше ніж 10 слонів).

Під час спорудження будинків, мостів, різноманітних машин, прокладання рейок, нафтопроводів, електроліній інженери враховують явище теплового розширення тіл. Наприклад, на мостах залишають простір, який дає можливість його конструкціям вільно розширюватися під час зміни температури. Один із кінців мосту встановлюють на спеціальні металеві ролики (мал. 10).

Мал. 10

Явище розширення твердих тіл використовують під час встановлення обруча на колесо, з’єднання деталей гарячим клепанням тощо (мал. 11).

Мал. 11

Якщо з’єднати по всій довжині залізну й латунну пластинки, то ми отримаємо біметалеву пластинку (мал. 12). Розглянемо, що буде відбуватися, коли ми нагріватимемо цю пластинку. У результаті нагрівання латунна пластинка буде розширюватися більше, ніж залізна, тому біметалева пластинка вигинатиметься.

Біметалеву пластинку використовують в електричних прасках (мал. 13) блимаючих електричних лампах (мал. 14) тощо.

Мал. 12

Мал. 13

Мал. 14

Коли електричний струм проходить по біметалевій пластинці, вона нагрівається. За певної температури пластинка вигинається так, що електричне коло розмикається. Коли пластинка охолоджується, вона знову замикає коло. Таким чином біметалева пластинка регулює температуру електропраски. За цим самим принципом блимає й електрична лампа.

Мал. 15

Біметалеву пластинку використовують також у термометрах (мал. 15, а). Такі термометри називають біметалевими, або просто металевими. На біметалевій пластинці закріплено стрілку (мал. 15, б). Коли підвищується або знижується температура, стрілка переміщується і показує зміни температури навколишнього середовища.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Від чого залежить розширення твердих тіл?

2. Чому потрібно враховувати розширення твердих тіл?

3. Де застосовують явище розширення твердих тіл?

4. Що таке біметалева пластинка? Де її застосовують?




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити