Lämpölaajeneminen
Lämpölaajeneminen
Lämpölaajeneminen
- lämpö on rakenneosasten liikettä
- Mitä suurempi lämpötila, sitä nopeampaa on lämpöliike
- mitä enemmän rakenneosaset liikkuvat sitä suuremman tilan ne tarvitsevat → kappaleen tilavuus kasvaa sen lämmetessä
https://www.mansfieldct.org/Schools/MMS/staff/hand/atomsheat.htm (kuvan lähde ja lisätietoa)
Eri olomuotojen lämpölaajeneminen
- Nesteet laajenevat enemmän kuin kiinteät
- Kaasut laajenevat enemmän kuin nesteet
Veden lämpölaajeneminen
- Veden lämpölaajeneminen on poikkeuksellista!
- Yleensä aineen tilavuus kasvaa lämmetessä
- Veden tiheys on suurimmillaan +4 °C nesteenä
- Kiinteän veden (jään) tiheys on pienempi kuin nestemäisen veden (siksi jää kelluu!)
- (johtuu vesimolekyylien välisistä vetysidoksista!)
- Mitä hyötyä tästä on elämälle?
-
-
Lämpölaajeneminen netissä
- Lämpölaajeneminen selitettynä opetus.tv:ssä
- Videon simulaatio (ja muita): phet.colorado.edu (Aineen olomuodot: perusteet)
Lämpölaajenemisen laskeminen
- Eri aineet laajenevat eri tavalla lämpötilan noustessa.
- Lämpölaajeneminen riippuu
- aineesta
- lämpötilan muutoksesta
- alkuperäisestä koosta
- Eri aineiden pituuden lämpötilakertoimia löytyy esim. täältä
- lämpötilakerroin kertoo kuinka paljon pituus muuttuu kun kappaleen lämpötila muuttuu yhden asteen (yksikkö on siksi 1/°C)
kappaleen pituuden muutos lasketaan kaavalla [[$$ \Delta l = \alpha \cdot l \cdot \Delta t $$]]
|
- pituuden muutokset ovat tavallisesti vain miljoonasosia kappaleen alkuperäisestä pituudesta yhden asteen lämpötilan muutosta kohti.
- Esim. rauta α = 0,000 012 1/°C
- tarkoittaa, että 1 m pituisen rautakappaleen pituus kasvaa 12 miljoonasosametriä (12 μm) kun se lämpenee 1 °C
- Laskuesimerkki:
- Norssalmen silta on 225 m pitkä. Kuinka paljon sillan pituus muuttuu kesän (+25 °C) ja talven (-25 °C) välillä. Teräsbetonin lämpötilakerroin α = 0,000 012 1/°C
[[$$ \alpha = 0,000 012 \frac{1}{^{\circ}C}, l = 225 m, \Delta t = 50 ^{\circ}C $$]]
[[$$ \Delta l = \alpha \cdot l \cdot \Delta t \\ =0,000012 \frac{1}{^{\circ}C} \cdot 225 m \cdot 50 ^{\circ}C \\ =0,135 m \approx 14 cm $$]]
- Norssalmen silta on 225 m pitkä. Kuinka paljon sillan pituus muuttuu kesän (+25 °C) ja talven (-25 °C) välillä. Teräsbetonin lämpötilakerroin α = 0,000 012 1/°C
- Kirjassa puhutaan vain pituuden muutoksesta (todellisuudessa laajeneminen tapahtuu tietenkin kolmessa ulottuvuudessa eli tilavuus muuttuu!)
- Kaksoismetalli