Андрей Смирнов
Время чтения: ~18 мин.
Просмотров: 0

Температурный коэффициент линейного расширения металлов, твердых веществ, жидкостей (таблица)

Хромомолибденовые стали

Хромомолибденовые стали по сравнению с другими типами имеют относительно невысокие значения ТКЛР. Коэффициенты линейного расширения стали этого типа имеют величину 9,7…15,5·10-6 град-1 при температурах до 1000°С.

Коэффициенты линейного расширения хромомолибденовой стали
Марка стали Температура, °С ТКЛР·106 1/град
Сталь 12ХМ, 12МХ 100…200…300…400…500…600…700 11,2…12,5…12,7…12,9…13,2…13,5…13,8
Сталь 15ХМ 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 12,2…13…13,3…13,7…14…14,3…14,5…13,4…11,2…12,5
Сталь 15М, 16М, 20М 100…200…300…400…500…600 12…12,6…13,2…13,7…14,2…14,7
Сталь 20ХМ 100…200…300…400…500…600 11,8…12,5…13…13,6…14…14,3
1Х2М 100…200…300…400…500…600 12,1…12,3…12,8…13,2…13,8…14
1Х13М2С1 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 10,2…10,8…11,3…11,7…12…12,4…12,6…13…13…13,6
1Х13М2ФБР 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 9,7…10,6…11,5…11,6…11,8…12,2…12,2…12,6…12,4…12,6
10Х7МВФБР 100…200…300…400…500…600…700 10,3…11,6…12,4…12,8…13,3…13,6…13,4
12Х12МВФБ 100…200…300…400…500…600…700…800…900 10,3…11,6…11,6…11,6…13,9…12,7…15…10,5…13,9
12Х12МВФБР 100…200…300…400…500…600…700…800…900 11,2…11,2…11,4…11,8…12…12,2…12,2…12,7…11,6
12Х13М2С2 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 10,5…11,2…12…12,3…12,5…12,8…13…13,5…14,1…13,9
12Х1МФ 100…200…300…400…500…600…700…800…900 12,4…13…13,6…14…14,4…14,7…14,9…14,8…12
12Х2МБ, 1Х2МФБ 100…200…300…400…500…600 12,3…12,4…12,6…12,6…13,3…13,5
12Х2МФСР 100…200…300…400…500…600…700…800…900 11,9…12,9…13,6…14…14,4…14,8…15,2…15,5…12,4
15Х11МФ 100…200…300…400…500…600…700…800 10,3…10,6…10,8…11,3…11,7…12…12,2…12,4
15Х1М1Ф 100…200…300…400…500…600 11,2…11,7…12,5…13…13,5…13,7
15Х1М1ФК1Р 100…200…300…400…500…600…700 12,1…12,5…13,1…13,8…14,6…14,9…14,6
15Х2М2ФБС 100…200…300…400…500…600…700…800…900 11,5…12,3…12,9…13,4…13,8…14,3…14,6…14,9…13
15Х5М 100…200…300…400…500…600 11,3…11,6…11,9…12,2…12,3…12,5
18Х11МФБ 100…200…300…400…500…600…700…800 10,3…10,6…10,8…11,3…11,7…11,8…12…12,4
20Х1М1Ф 100…200…300…400…500…600…700…800…900 12…12,4…12,9…13,2…13,5…13,8…13,9…14,3…12,7
20Х1М1Ф1ТР 200…300…400…500…600 12…12,3…12,9…13…13,6
20ХМЛ 100…200…300…400…500…600 10,9…12,4…12,8…13,1…13,6…13,9
20ХМФЛ 100…200…300…400…500…600 10…11,9…12,9…13,1…13,5…13,8
25Х1М1Ф 100…200…300…400…500…600…700 10,9…12…12,7…13,7…13,7…13,8…14
25Х1МФ 100…200…300…400…500…600 11,3…11,7…12,8…13,2…14,2…14,4
25Х2М1Ф 100…200…300…400…500…600 12,5…12,9…13,3…13,7…14…14,7
30ХМ, 30ХМА 100…200…300…400…500 11,6…12,5…13,2…13,8…14,3
34ХМ, 35ХМ 100…200…300…400…500…600 12,3…12,6…13,3…13,9…14,3…14,6
35ХМФА 100…200…300…400…500…600…700 11,8…12,5…12,7…13…13,4…13,7…14
38ХМЮА 100…200…300…400…500…600 12,3…13,1…13,3…13,5…13,5…13,8
Х3МВФБ 100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000 10,6…11,5…12,3…12,7…13,1…13,3…13,4…13,1…11,5…10,4

Теплоемкость бетона Коэффициент расширения бетона

При строительстве домов с использованием бетона, всегда производятся расчеты, так вот для этого обязательно нужно знать удельную теплоемкость бетона. Удельная теплоемкость или просто теплоемкость бетона, очень важна и без нее не обойтись, в строительстве, когда например рассчитывается теплопроводность конструкции, для того что определить расходы на ускорение твердения строения из бетона.

Теплоемкость бетона — это количество тепла, которое нужно передать бетону, для того что бы его температура изменилась, на одну единицу.

Связанные статьи: Преимущества пенобетона

Коэффициент расширения бетона

Меняющийся размер бетона, из за влияния температуры, обозначается коэффициентом расширения бетона. Размер этого коэффициента расширения бетона равен 0.00001 (ºС)-1, а это означает, что если температура изменится на 80 ºС, то расширение будет около 0.8 мм/м. Получается, что для любой бетонной постройки требуются температурные швы.

Температурно усадочные швы

Температурно усадочные швы, в России должны быть начиная от 1.1 мм на 1м, делая вывод из расчета 0.3 мм — это усадка + 0.8 — температурный коэффициент. В строительных нормах и правилах (СНИП), размеры больше, так же стоит учитывать и то, что изменения температур порядка 80 ºС и больше, вызывают трещины в бетоне, который имеет жесткий наполнитель внутри, потому что существует разница коэффициентов расширения раствора и внутреннего наполнителя.

Связанные статьи:

  • Дома из пенобетонных блоков
  • Сколько цемента в кубе бетона

Теплоемкости бетонов

Теплопроводность монолитных бетонов при условии что он воздушно-сухой составляет порядка 1.35 Bт/(m*ºC) = 1.5 ккал/(ч*м*ºС). Высокие характеристики теплопроводности такого тяжелого бетона, заставляют обязательно использовать утепление наружных стен из монолитного бетона.

Теплопроводность пористого бетона и его разновидностей — составляет порядка 0.35 — 0.75 Bт/(m*ºC)= 0.3-0.6 ккал/(ч*m*ºC), учитывайте, что прочность таких бетонов значительно ниже.

Удельная теплоемкость тяжелых и пористых бетонов (сухих) — около 1кДж/(кг*ºС) = 0.2 ккал/(кг*ºC)

Объемная теплоемкость тяжелых бетонов — около 2.5 кДж/(м3*К), пористых же зависит и изменятся от их плотности.

Смотрите так же: Керамзитобетон состав и пропорции

Удельная теплоемкость бетонной смеси (жидкой)- около 1.5 кДж/(кг*ºC) = 0.3 kkal/(kg*ºC), не забывайте, что такая смесь легче, чем тяжелый бетон и тяжелее чем пористый.

  1. Значит, теплоемкость бетона чаще всего от 0.17 и до 0.22 ккал/кг. Как и теплоемкость у многих каменных материалов.
  2. Становится понятно, почему дерево теплое, а бетон холодный, все из за низкой теплоемкости бетона. Теплопроводность дерева 0.6-0.7, что почти в 3 раза больше.
  3. Коэффициент расширения бетона — показывает изменение бетона. Для бетона он равняется 10*10^-6. Почти как и у коэффициента расширения стали (в зависимости от марки они так же изменяются), в связи с чем железобетонные конструкции очень распространены.

betonobeton.ru

Коэффициент линейного теплового (температурного) расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое. Вариант для печати.

Коэффициент линейного теплового (температурного) расширения для некоторых распространенных материалов, таких как: алюминий, медь, стекло, железо и многое другое.
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) термопласт 73.8 41
ABS — стекло, армированное волокнами 30.4 17
Акриловый материал, прессованный 234 130
Алмаз 1.1 0.6
Алмаз технический 1.2 0.67
Алюминий 22.2 12.3
Ацеталь 106.5 59.2
Ацеталь , армированный стекловолокном 39.4 22
Ацетат целлюлозы (CA) 130 72.2
Ацетат бутират целлюлозы (CAB) 25.2 14
Барий 20.6 11.4
Бериллий 11.5 6.4
Бериллиево-медный сплав (Cu 75, Be 25) 16.7 9.3
Бетон 14.5 8.0
Бетонные структуры 9.8 5.5
Бронза 18.0 10.0
Ванадий 8 4.5
Висмут 13 7.3
Вольфрам 4.3 2.4
Гадолиний 9 5
Гафний 5.9 3.3
Германий 6.1 3.4
Гольмий 11.2 6.2
Гранит 7.9 4.4
Графит, чистый 7.9 4.4
Диспрозий 9.9 5.5
Древесина, пихта, ель 3.7 2.1
Древесина дуба, параллельно волокнам 4.9 2.7
Древесина дуба , перпендикулярно волокнам 5.4 3.0
Древесина, сосна 5 2.8
Европий 35 19.4
Железо, чистое 12.0 6.7
Железо, литое 10.4 5.9
Железо, кованое 11.3 6.3
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
Золото 14.2 8.2
Известняк 8 4.4
Инвар (сплав железа с никелем) 1.5 0.8
Инконель (сплав) 12.6 7.0
Иридий 6.4 3.6
Иттербий 26.3 14.6
Иттрий 10.6 5.9
Кадмий 30 16.8
Калий 83 46.1 — 46.4
Кальций 22.3 12.4
Каменная кладка 4.7 — 9.0 2.6 — 5.0
Каучук, твердый 77 42.8
Кварц 0.77 — 1.4 0.43 — 0.79
Керамическая плитка (черепица) 5.9 3.3
Кирпич 5.5 3.1
Кобальт 12 6.7
Констанан (сплав) 18.8 10.4
Корунд, спеченный 6.5 3.6
Кремний 5.1 2.8
Лантан 12.1 6.7
Латунь 18.7 10.4
Лед 51 28.3
Литий 46 25.6
Литая стальная решетка 10.8 6.0
Лютеций 9.9 5.5
Литой лист из акрилового пластика 81 45
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
Магний 25 14
Марганец 22 12.3
Медноникелевый сплав 30% 16.2 9
Медь 16.6 9.3
Молибден 5 2.8
Монель-металл (никелево-медный сплав) 13.5 7.5
Мрамор 5.5 — 14.1 3.1 — 7.9
Мыльный камень (стеатит) 8.5 4.7
Мышьяк 4.7 2.6
Натрий 70 39.1
Нейлон, универсальный 72 40
Нейлон, Тип 11 (Type 11) 100 55.6
Нейлон, Тип 12 (Type 12) 80.5 44.7
Нейлон литой , Тип 6 (Type 6) 85 47.2
Нейлон, Тип 6/6 (Type 6/6), формовочный состав 80 44.4
Неодим 9.6 5.3
Никель 13.0 7.2
Ниобий (Columbium) 7 3.9
Нитрат целлюлозы (CN) 100 55.6
Окись алюминия 5.4 3.0
Олово 23.4 13.0
Осмий 5 2.8
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
Палладий 11.8 6.6
Песчаник 11.6 6.5
Платина 9.0 5.0
Плутоний 54 30.2
Полиалломер 91.5 50.8
Полиамид (PA) 110 61.1
Поливинилхлорид (PVC) 50.4 28
Поливинилденфторид (PVDF) 127.8 71
Поликарбонат (PC) 70.2 39
Поликарбонат — армированный стекловолокном 21.5 12
Полипропилен — армированный стекловолокном 32 18
Полистирол (PS) 70 38.9
Полисульфон (PSO) 55.8 31
Полиуретан (PUR), жесткий 57.6 32
Полифенилен — армированный стекловолокном 35.8 20
Полифенилен (PP), ненасыщенный 90.5 50.3
Полиэстер 123.5 69
Полиэстер, армированный стекловолокном 25 14
Полиэтилен (PE) 200 111
Полиэтилен — терефталий (PET) 59.4 33
Празеодимий 6.7 3.7
Припой 50 — 50 24.0 13.4
Прометий 11 6.1
Рений 6.7 3.7
Родий 8 4.5
Рутений 9.1 5.1
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
Самарий 12.7 7.1
Свинец 28.0 15.1
Свинцово-оловянный сплав 11.6 6.5
Селен 3.8 2.1
Серебро 19.5 10.7
Скандий 10.2 5.7
Слюда 3 1.7
Сплав твердый (Hard alloy) K20 6 3.3
Сплав хастелой (Hastelloy) C 11.3 6.3
Сталь 13.0 7.3
Сталь нержавеющая аустенитная (304) 17.3 9.6
Сталь нержавеющая аустенитная (310) 14.4 8.0
Сталь нержавеющая аустенитная (316) 16.0 8.9
Сталь нержавеющая ферритная (410) 9.9 5.5
Стекло витринное (зеркальное, листовое) 9.0 5.0
Стекло пирекс, пирекс 4.0 2.2
Стекло тугоплавкое 5.9 3.3
Строительный (известковый) раствор 7.3 — 13.5 4.1-7.5
Стронций 22.5 12.5
Сурьма 10.4 5.8
Таллий 29.9 16.6
Тантал 6.5 3.6
Теллур 36.9 20.5
Тербий 10.3 5.7
Титан 8.6 4.8
Торий 12 6.7
Тулий 13.3 7.4
Материал Коэффициент линейного теплового расширения
(10-6 м/(мK)) / ( 10-6 м/(мoС)) (10-6 дюйм/(дюйм oF))
Уран 13.9 7.7
Фарфор 3.6-4.5 2.0-2.5
Фенольно-альдегидный полимер без добавок 80 44.4
Фторэтилен пропилен (FEP) 135 75
Хлорированный поливинилхлорид (CPVC) 66.6 37
Хром 6.2 3.4
Цемент 10.0 6.0
Церий 5.2 2.9
Цинк 29.7 16.5
Цирконий 5.7 3.2
Шифер 10.4 5.8
Штукатурка 16.4 9.2
Эбонит 76.6 42.8
Эпоксидная смола , литая резина и незаполненные продукты из них 55 31
Эрбий 12.2 6.8
Этилен винилацетат (EVA) 180 100
Этилен и этилакрилат (EEA) 205 113.9

Эфир виниловый

16 — 22 8.7 — 12
  • T(oC) = 5/9
  • 1 дюйм = 25.4 мм
  • 1 фут = 0.3048 м

Коэффициент — температурное расширение

Коэффициент температурного расширения для капельных жидкостей изменяется при изменении температуры. Например, для воды в среднем р 0 00015 1 / С; но в практике расчета систем отопления, горячего водоснабжения и других его учитывают.

Коэффициент температурного расширения у плит относительно велик, поэтому при сплошных настилах из плит требуется оставлять температурный шов не менее 6 мм на метр плиты.

Коэффициент температурного расширения зависит от плотности масла и практически остается постоянным в диапазоне эксплуатационных температур.

Коэффициент температурного расширения для воды.

Коэффициент температурного расширения для воды увеличивается с возрастанием давления, а для большинства других капельных жидкостей уменьшается. В табл. 1.3 приведены данные о величинах коэффициента температурного расширения для воды.

Коэффициент температурного расширения для воды 3.

Коэффициент температурного расширения для воды увеличивается с возрастанием давления, но для большинства других капельных жидкостей этот коэффициент с ростом давления уменьшается. В табл. 3 приведены данные о величинах коэффициента температурного расширения для воды.

Коэффициент температурного расширения воды увеличивается с возрастанием давления и температуры; для большинства других капельных жидкостей р с увеличением давления уменьшается.

Коэффициент температурного расширения поливинилхлорида в семь, а полиэтилена приблизительно в девять раз больше, чем у низкоуглеродистой стали. Такие напряжения недопустимы в системах труб или трубопроводов и необходимо предусмотреть меры для компенсации температурного расширения.

Коэффициент температурного расширения к-бетона в пределах температур от 20 до 300 равен 0 000008, если Д / вычислять как разность между длиной нагретого образца и длиной образца после охлаждения его вновь до 20, и 0 000004, если Д / относить к первоначальной длине образца. Такая разница объясняется тем, что при нагревании к-бетона до 300 происходит не только тепловое расширение материала, но и другие физико-химические процессы, вероятно связанные с дальнейшей дегидратацией геля SiO2 и уменьшением первоначального объема материала.

Коэффициенты температурного расширения стеклопластиков являются эквивалентными характеристиками, определяющими изменение размеров как за счет повышения температуры, так и за счет внутренних термических напряжений. Последние возникают в стеклопластиках в силу различия коэффициентов температурного расширения наполнителя и связующего.

Скорость падения шарика в жидкостях.

Коэффициент температурного расширения воды меняется в зависимости от температур и давления.

Коэффициент температурного расширения заполнителя влияет на величину коэффициента температурного расширения бетона, приготовленного на данном заполнителе. Чем выше этот показатель у заполнителя, тем выше он у бетона, но следует помнить, что коэффициент температурного расширения бетона зависит также от содержания заполнителя в бетонной смеси и состава бетонной смеси в целом.

Коэффициент температурного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в сварном шве могут возникнуть внутренние напряжения, которые снижают прочность таких соединений.

1.7. Температурные деформации в статически неопределимых конструкциях

Статически неопределимыми конструкциями называются конструкции, у которых число реакций превышает число уравнений статического равновесия

В отличие от статически определимых конструкций при расчете таких конструкций принимаются во внимание прогибы

В статически неопределимой конструкции температурные напряжения могут возникать или не возникать в зависимости от особенностей конструкции и особенностей температурных изменений. Чтобы проиллюстрировать некоторые из таких возможностей, рассмотрим статически неопределимую ферму, показанную на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 — Статически неопределимая ферма под воздействием изменений температуры

Опоры этой конструкции позволяют узлу D двигаться горизонтально. Поэтому, когда вся ферма однородно нагревается, в ней не возникает температурных напряжений. Все элементы увеличиваются в длине пропорционально своим первоначальным длинам, а вся ферма в целом становится немного больше в размерах.

Однако, если некоторые из стержней нагреваются, а другие – нет, то возникают температурные напряжения, так как статически неопределимое расположение стержней препятствует их свободному расширению.

Поразмышляем

Представьте, что перед вами расположен прямоугольный металлический лист с круглым отверстием посредине. Если металл нагреть, то кусок увеличится из-за теплового расширения. Но что будет с отверстием? Хорошо, давайте возьмем точно такой же лист без отверстия. Нарисуйте на нем круг. Что вы видите? Да, он стал больше. Поэтому и отверстие также увеличится.

С ростом температурного показателя объекты расширяются во всех направлениях. На чертежах видно, что сплошные линии и расширенные границы с пунктирами отмечают исходные границы тел. (а) – Площадь возрастает, потому что растут длина и ширина. (b) – Если убрать заслонку, отверстие увеличится с повышением температуры

Объёмный коэффициент газа

Аналогично используется объёмный коэффициент пластового газа, который существенно зависит от пластовых условий (давления и температуры):

B=PPk⋅TkT⋅Zk,{\displaystyle B={\frac {P_{0}}{P_{k}}}\cdot {\frac {T_{k}}{T_{0}}}\cdot Z_{k},}

где B{\displaystyle B} — объёмный коэффициент пластового газа,
Pk{\displaystyle P_{k}} и Tk{\displaystyle T_{k}} — пластовые давление и температура в коллекторе по абсолютной шкале,
то есть давление с учётом барометрического (на 1,033 кгс/см² больше манометрического),
а температура в кельвинах,
P=1,033{\displaystyle P_{0}=1,033} ата и T=293{\displaystyle T_{0}=293} K (+20 °C) — атмосферное давление и температура в нормальных (поверхностных) условиях,
Zk{\displaystyle Z_{k}} — коэффициент сверхсжимаемости газа в пластовых условиях (в коллекторе), зависящий от состава пластового газа, его критических давления и температуры, пластовых давления и температуры.

Поскольку газ в пласте находится под большим давлением в сжатом состоянии, то объёмный коэффициент газа значительно меньше единицы (на промыслах порядка 0,01).

Усадочно-температурные деформации бетона

Главная Пожары в зданиях и сооружениях Пределы огнестойкости конструкций Теплотехнический расчет огнестойкости Статический расчет огнестойкости Изготовление опытных образцов Методика испытаний Нагружение испытуемого образца Температурный режим Измерение деформаций Измерение прогибов образцов Испытания изгибаемых элементов на огнестойкость Замер продольных деформаций колонн Определение теплофизических свойств бетона Испытание призм-восьмерок на осевое растяжение Определение прочностных и деформативных свойств арматурной стали Прочность бетона на сжатие и растяжение Тяжелый бетон Керамзитобетон Высокопрочный бетон Упрогопластичсекие свойства бетона Усадочно-температурные деформации бетона Усадка бетона Теплофизические свойства бетона Взрывообразное разрушение бетона Механические свойства арматуры Упругопластические свойства арматуры Температурные деформации арматуры Сцепление арматуры с бетоном Усадочно-температурные деформации Потери предварительного напряжения в арматуре Железобетонные плиты из керамзитобетона Напряженно-деформированное состояние плит от неравномерного нагрева по высоте сечения Деформации продольной арматуры и бетона Огневое воздействие Теоретические деформации растянутой арматуры Огнестойкость железобетонных плит из керамзитобетона Предварительно напряженные балки и панели Напряженно-деформированное состояние железобетонного изгибаемого элемента Деформации продольной арматуры и сжатого бетона Прогиб изгибаемого предварительно напряженного железобетонного элемента Огнестойкость изгибаемых элементов Процесс обжатия Предварительно напряженные железобетонные балки при действии поперечной силы Напряженно-деформированное состояние Образование и раскрытие наклонных трещин в балках Деформации продольной арматуры в балке от нормативной нагрузки Прогибы балок Разрушение бетона сжатой зоны Разрушение балок при огневых испытаниях Определение предела огнестойкости от действия изгибающего момента Разрушение по наклонному сечению Образование и развитие наклонных трещин Прочность наклонного сечения предварительно напряженных балок Предварительно напряженные балки из керамзитоперлитобетона Полный прогиб балок Предел огнестойкости изгибаемых элементов Железобетонные колонны из керамзитобетона Железобетонные колонны из высокопрочного бетона Уменьшение уровня предварительного нагружения Средний предел огнестойкости колонн из высокопрочного бетона Расчет железобетонных колонн из высокопрочного бетона Железобетонные колонны из тяжелого бетона под большую нагрузку и их стыки Криволинейное распределение температуры бетона Минимальные пределы огнестойкости для колонн в зданиях степени Остаточная несущая способность железобетонных колонн после пожара Поведение железобетонных конструкций в зданиях при пожаре Совместная работа железобетонных элементов в зданиях Стыки и швы между сборными элементами Железобетонные рамные конструкции

Тепловое расширение — вода

Тепловое расширение воды характеризуется коэффициентом теплового расширения.

Коэффициент теплового расширения воды характеризует изменение единицы объема воды при увеличении ее температуры на 1 С. Он в основном зависит от температуры и минерализации. С увеличением температуры коэффициент тепло -, вого расширения изменяется неравномерно. Объем воды при увеличении температуры от 0 до 4 С уменьшается.

Особенность теплового расширения воды имеет важное значение для сохранения живых организмов в реках и водоемах зимой. Охлаждаемые воздухом верхние слои воды опускаются вниз, а теплые поднимаются вверх

Такое перемешивание происходит до тех пор, пока температура воды не достигнет 4 С. При дальнейшем охлаждении верхние слои уже не опускаются вниз и при 0 С сверху образуется лед. Лед плавает на поверхности воды и предохраняет водоем от полного промерзания.

Коэффициент теплового расширения воды характеризует изменение единицы объема воды при увеличении ее температуры ка 1 С. Он в основном зависит от температуры и минерализации. С увеличением температуры коэффициент теплового расширения изменяется неравномерно. Объем воды при увеличении температуры от 0 до 4 С уменьшается.

Коэффициент теплового расширения воды характеризует изменение единицы объема воды при увеличении ее температуры на 1 С. Он в основном зависит от температуры и минерализации. С увеличением температуры коэффициент теплового расширения изменяется неравномерно. Объем воды при увеличении температуры от 0 до 4 С уменьшается.

Чем объясняется особенность теплового расширения воды.

Как известно, аномалия теплового расширения воды обусловлена ее рыхлой структурой, образованной действием водородной связи.

Как известно, аномалия теплового расширения воды обусловлена ее рыхлой структурой, образованной действием водородной связи. Поэтому исчезновение этой аномалии у воды, заполняющей поры и капилляры с поперечниками порядка сотен ангстрем , свидетельствует о более плотной структуре, в меньшей степени контролируемой водородными связями.

Как известно, аномалия теплового расширения воды обусловлена ее рыхлой структурой, образованной действием водородной связи.

Как видно из таблицы, тепловое расширение воды во много раз превышает тепловое расширение минералов и пород

Привлекает внимание и то, что коэффициент щ гипса, содержащего большое количество кристаллизационной воды, примерно в 7 раз выше коэффициента щ кальцита, в 3 раза выше среднего значения at известняков и в 2 5 раза выше среднего значения щ песчаников.
 . Отдельно обсудим вопрос об особенностях теплового расширения воды.

Отдельно обсудим вопрос об особенностях теплового расширения воды.

Как показывают экспериментальные исследования, коэффициент теплового расширения воды в пластовых условиях колеблется в пределах 18 10 — 5 — 90 10 — 5 1 / град.

Ответ, а) Из-за особенности теплового расширения воды в водоемах зимой отсутствует конвекция: наиболее плотные слои, имеющие температуру около 4 С, располагаются внизу; б) вода имеет плохую теплопроводность; в) лед и снег, покрывающие водоем, плохо проводят тепло; г) поверхность льда отражает тепловые лучи, идущие от дна водоема.

Из формулы следует, что коэффициент теплового расширения воды ( Е) характеризует изменение единицы объема воды при изменении ее температуры на 1 С. По экспериментальным данным в пластовых условиях он колеблется в пределах ( 18 — 90) — 10 — 5 1 / С. С увеличением температуры коэффициент теплового расширения возрастает, с ростом пластового давления — уменьшается.

Коэффициенты объёмного теплового расширения органических жидкостей, 10-140°С, Анилин, Ацетон, Бензол, Бромбензол, Бутанол, Гексан, Гептан, Дихлорэтан, Изопропанол…

Вещество Коэффициент объемного теплового расширения    (β·103 , К-1) при    температуре    (°С)
10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140°
Анилин 0,739 0,766 0,794 0,822 0,851 0,880 0,911 0,942 0,973 1,006 1,040 1,074 1,110 1,147
Ацетон 1,288 1,352 1,419 1,488 1,560 1,634 1,713 1,795 1,880 1,970 2,065 2,165 2,271 2,383
Бензол 1,147 1,176 1,206 1,236 1,268 1,301 1,335 1,369 1,406 1,443 1,482 1,522 1,563 1,607
Бромбензол 0,871 0,884 0,898 0,912 0,927 0,942 0,957 0,972 0,988 1,005 1,021 1,038 1,056 1,074
Бутанол 0,865 0,880 0,895 0,910 0,926 0,942 0,959 0,975 0,993 1,011 1,029 1,047 1,067 1,086
Гексан 1,263 1,321 1,381 1,444 1,509 1,576 1,645 1,720 1,797 1,878 1,962 2,051 2,145 2,244
Гептан 1,201 1,237 1,274 1,312 1,351 1,392 1,435 1,478 1,524 1,571 1,621 1,672 1,725 1,781
Дихлорэтан 1,286 1,307 1,328 1,350 1,373 1,396 1,420 1,445 1,471 1,497
Изопропанол 1,006 1,028 1,050 1,072 1,096 1,120 1,144 1,170 1,196 1,222 1,250 1,279 1,308 1,338
о-Ксилол 0,925 0,942 0,960 0,978 0,996 1,015 1,035 1,055 1,075 1,096 1,117 1,139 1,162 1,185
п-Ксилол 0,996 1,015 1,033 1,052 1,072 1,092 1,113 1,134 1,156 1,178 1,201 1,225 1,250
Метанол 1,169 1,195 1,220 1,243 1,274 1,303 1,381 1,470 1,570 1,678 1,784 1,886 1,973 2,044
Метилацетат 1,101 1,251 1,392 1,525 1,649 1,764 1,870 1,966 2,052 2,127 2,188 2,237 2,270 2,288
Муравьиная к-та 0,962 0,979 0,996 1,014 1,032 1,050 1,069 1,089 1,109 1,130 1,151 1,173 1,195 1,218
Нитробензол 0,817 0,825 0,834 0,842 0,851 0,861 0,870 0,879 0,889 0,899 0,909 0,919 0,930 0,940
Октан 1,137 1,164 1,192 1,220 1,250 1,280 1,312 1,344 1,378 1,413 1,449 1,486 1,525 1,565
Вещество Коэффициент объемного теплового расширения    (β·103 , К-1) при    температуре    (°С)
10 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140°
Пропанол 0,891 0,942 0,994 1,048 1,103 1,159 1,218 1,279 1,341 1,406 1,474 1,544 1,618 1,694
Сероуглерод 1,054 1,126 1,201 1,278 1,359 1,442 1,529 1,619 1,714 1,813 1,917 2,026 2,141
Тетрахлорметан 1,140 1,174 1,209 1,246 1,283 1,322 1,363 1,404 1,448 1,492 1,539 1,587 1,638 1,690
Толуол 1,003 1,033 1,065 1,097 1,131 1,165 1,201 1,237 1,275 1,314 1,354 1,396 1,439 1,484
Уксусная кислота 0,977 1,008 1,040 1,073 1,107 1,142 1,179 1,216 1,254 1,294 1,335 1,378 1,422
Хлорбензол 0,916 0,936 0,957 0,979 1,001 1,024 1,047 1,071 1,095 1,121 1,147 1,173 1,201 1,229
Хлороформ 1,152 1,206 1,261 1,318 1,378 1,439 1,503 1,570 1,639 1,711 1,787 1,866 1,950 2,037
Циклогексан 1,154 1,190 1,228 1,267 1,307 1,349 1,392 1,437 1,483 1,531 1,582 1,634 1,688
Этанол 1,059 1,079 1,103 1,133 1,170 1,217 1,275 1,346 1,432 1,534 1,655 1,796 1,959 2,145
Этилацетат 1,265 1,313 1,363 1,414 1,467 1,523 1,581 1,641 1,703 1,769 1,837 1,909 1,984 2,063
Этилбензол 0,986 1,005 1,024 1,044 1,065 1,086 1,108 1,130 1,153 1,177 1,201 1,226 1,252 1,278
Этиловый эфир 1,599 1,634 1,668 1,710 1,772 1,860 1,980 2,136 2,330 2,561 2,826 3,121 3,439 3,773

Измерение

В качестве приборов для количественного измерения коэффициентов теплового расширения тел в любом фазовом состоянии применяется аппарат под названием дилатометр, который существует в большом количестве исполнений. Суть работы почти всех дилатометров в измерении малых и сверхмалых сдвигов, причиной которых служит изменение размеров тела относительно шкалы дилатометра. Исходя из этого для определения коэффициентов расширения подходят самые разнообразные методики измерения микроскопических смещений.
При этом у жидкостей и газов определяется лишь объёмное температурное расширение, понятия линейного теплового расширения для таких тел нет.
Известны дилатометры следующих типов:
— оптико-механические,
— ёмкостного типа,
— индукционного типа,
— интерференционные,
— рентгеновские,
— радиорезонансные и прочие.
Среди самых распространённых видов дилатометров находится тепловой дилатометр. Он предназначен для определения и линейного, и объемного термического расширения тела.

Расширение тел от нагревания

С давних времен человек научился пользоваться огнем: готовил пищу, отапливал помещения, расплавлял руду для получения металла.

Много позднее человек научился использовать теплоту для работы машин.

Нагревание придает телам некоторые новые свойства. Тела могут расширяться или сжиматься не только от растягивания и сдавливания, но также от нагревания или охлаждения. Наименьшее расширение замечается в телах твердых, наибольшее — в газах. Найдено, что при нагревании на 1° С каждый метр железа удлиняется на 0,012 мм, алюминия — на 0,024 мм. При нагревании на 1° С объем газа увеличивается на 1/273 объема, который газ имеет при 0°.

Как ни малы эти величины, однако они всегда учитываются в технике. Так, например, большие железнодорожные мосты закрепляют только с одного конца, а другой конец укладывают на катки. Посмотрите хотя бы на железнодорожные рельсы: всегда на месте соединения двух кусков оставляют промежуток.

Если рельсы поставить вплотную, то летом, в сильную жару, они удлинятся и могут лопнуть.

Благодаря одинаковому расширению железа и бетона стало возможным применять железобетонные постройки.

Устройство термометра также основано на тепловом расширении ртути или спирта.


Сделайте простую модель, наглядно показывающую влияние нагревания на металлы. Между двумя брусочками, жестко укрепленными на дощечке, натяните параллельно, на расстоянии 3 мм друг от друга, 2 медные или железные проволочки сечением в 0,2—0,3 мм (рис. 58). Из тонкой жести вырежьте стрелку длиною в 110—120 мм, которую устанавливайте горизонтально так, как показано на рисунке 58. Стоит только поднести спичку к проволочкам и прогреть их, как стрелка придет в движение, а при остывании вернется в первоначальное положение.

Сделайте из брусочков 2 стоечки на подставках. На верх стоек прибейте или приверните две металлические пластинки, края которых, обращенные друг к Другу, должны быть взаимно параллельны. Между пластинками надо сделать деревянную рейку. Расстояние между краями металлических пластинок должно быть таким, чтобы пятикопеечная монета туго, но проходила между ними (рис. 59).

Нагрейте монету и снова попробуйте ее пропустить между пластинками. У вас ничего не получится до тех пор, пока монета не остынет и не примет прежние размеры.

Еще проще можно проделать опыт при помощи двух гвоздей (рис. 59), забитых в дощечку. Расстояние между гвоздями должно равняться диаметру неразогретого пятачка.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации