Föreställ dig en ballong fylld med luft. Om du lämnar den i solen blir den större. Det beror på att luften inuti blir varmare, och partiklarna rör sig mer och skjuter mot ballongens väggar. Detta är termisk expansion .
Omvänt, om du lägger ballongen i kylen, kommer den att krympa. Detta beror på att luften inuti svalnar och partiklarna rör sig mindre, vilket resulterar i mindre tryck mot ballongen. Detta är termisk sammandragning .
I huvudsak är termisk expansion och sammandragning förändringarna i volymen, längden eller området för ett material på grund av temperaturförändringar. Här är en uppdelning:
Termisk expansion:
* När material värms upp: Partiklarna inuti materialet får kinetisk energi och rör sig snabbare, vilket får dem att spridas ut, vilket ökar materialets volym, längd eller område.
* Exempel:
* Metallbroar som expanderar i sommarvärme.
* Järnvägsspår som expanderar i varmt väder.
* Ballonger som expanderar när de värms upp.
* Vattenkokning och expandering till ånga.
Termisk sammandragning:
* När material svalnar: Partiklarna inuti materialet förlorar kinetisk energi och rör sig långsammare, vilket får dem att komma närmare varandra, minska materialets volym, längd eller område.
* Exempel:
* Metallbroar som samlas i vintern förkylning.
* Järnvägsspår som samlas i kallt väder.
* Ballonger som krymper när de kyls.
* Vattenfrysning och sammandragning i is.
Faktorer som påverkar termisk expansion och sammandragning:
* Temperaturförändring: Ju större förändring i temperaturen, desto större är expansion eller sammandragning.
* Materialtyp: Olika material expanderar och sammandras till olika hastigheter. Till exempel expanderar stål mer än glas.
* Originalstorlek: Ju större den ursprungliga storleken på materialet, desto större är förändringen i storlek på grund av expansion eller sammandragning.
Applikationer:
* Termometrar: Vätskor som kvicksilver eller alkohol expanderar och sammandras med temperaturförändringar, som används för att mäta temperaturen.
* bimetalliska remsor: Två olika metaller med olika expansionshastigheter förenas. Vid uppvärmning böjs remsan på grund av skillnaden i expansion, som används i termostater och andra temperaturkänsliga enheter.
* broar och byggnader: Termisk expansion och sammandragning måste beaktas vid utformningen av broar och byggnader för att förhindra strukturella skador.
Sammanfattningsvis är termisk expansion och sammandragning grundläggande egenskaper hos materien som uppstår på grund av temperaturförändringar. Att förstå dessa koncept är avgörande i många vetenskapliga och tekniska tillämpningar.
