Σελίδα 14 από 106

Διαστολή στερεών

1ο ΘΕΜΑ: Τα στερεά θερμαινόμενα διαστέλλονται.

2ο ΘΕΜΑ: Αν η διαστολή εμποδιστεί προκαλείται παραμόρφωση.

Εισαγωγή

Όλα σχεδόν τα στερεά σώματα μεταβάλλουν τις διαστάσεις τους όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία τους. Όταν αυξάνονται οι διαστάσεις μιλάμε για διαστολή και όταν ελαττώνονται για συστολή. Το μέγεθος της διαστολής ή συστολής του σώματος εξαρτάται από το μέγεθος της αύξησης ή της μείωσης της θερμοκρασίας αντίστοιχα, από το μέγεθος του σώματος και από την φύση του. Η εξάρτηση της διαστολής ή συστολής των σωμάτων από τη φύση τους εκφράζεται με τον θερμικό συντελεστή.

ΘΕΡΜΙΚΟΙ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ
(σε grad^-1 )

Χαλαζίας 0
Γυαλί Pyrex 0,4. 10^-5
Χάλυβας 1,1 .10^-5
Σίδηρος 1,2.10^-5
Μπετόν 1,2.10^-5
Χαλκός1,7.10^-5
Παρατηρώντας τον παραπάνω πίνακα βλέπουμε ότι ο χαλαζίας δεν μεταβάλλει καθόλου τις διαστάσεις του με την μεταβολή της θερμοκρασίας, ενώ το pyrex (ειδικός τύπος γυαλιού) ελάχιστα μόνο, τα δε υπόλοιπα υλικά παθαίνουν μια μικρή μεταβολή που δεν είναι εύκολο να την μετρήσουμε άμεσα. Αν για παράδειγμα πάρουμε μια ράβδο από σίδερο μήκους 30cm και την θερμάνουμε από θερμοκρασία περιβάλλοντος, π.χ. 20 ^oC μέχρι θερμοκρασία 60 ^oC δηλ. έχουμε μια αύξηση 40 ^oC, η αύξηση του μήκους θα είναι μόλις 0.2 εκ. Αύξηση που δεν είναι εύκολα μετρήσιμη με την χρήση ενός απλού κανόνα. Το πρόβλημα αυτό μπορούμε να το ξεπεράσουμε αν αντί της πραγματικής μεταβολής της ράβδου, μετρήσουμε μια πολλαπλάσια τιμή της με κάποιο μηχανισμό. Με βάση αυτήν την λογική λειτουργούν οι συσκευές που έχουμε στα σχολεία για την επίδειξη της διαστολής των στερεών.