Nazwy szkół: Zespół Szkół w Lipinkach Łużyckich Gimnazjum im. Noblistów Polskich w Kleczewie

2. Nazwy szkół: Zespół Szkół w Lipinkach Łużyckich Gimnazjum im. Noblistów Polskich w Kleczewie • ID grup: 98/25 MF G1; 98/32 MF G1 • Kompetencja: matematyczno-fizyczna • Temat projektowy: Rozszerzalność cieplna ciał stałych, cieczy i gazów. • Semestr/rok szkolny: Pierwszy/ 2011/2012

3. Spis treści: • Rozszerzalność cieplna - definicja. • Rozszerzalność liniowa. • Przykłady rozszerzalności liniowej. • Rozszerzalność objętościowa. • Rozszerzalność ciał stałych + doświadczenia. • Przykłady zastosowania. • Rozszerzalność cieczy + doświadczenia. • Przykłady zastosowania. • Rozszerzalność gazów + doświadczenia. • Przykłady zastosowania. • Dokładność. • Zjawisko w życiu codziennym. • Bibliografia.

4. Definicja. Rozszerzalność cieplna (rozszerzalność termiczna) to właściwość fizyczna ciał polegająca na zwiększaniu się ich długości (rozszerzalność liniowa) lub objętości (rozszerzalność objętościowa) w miarę wzrostu temperatury.

5. Rozszerzalność liniowa. Rozszerzalność ta polega na zwiększaniu się długości ciał stałych w przy wzroście temperatury. Zmiana długości ciała stałego jest proporcjonalna do zmiany temperatury. Współczynnik rozszerzalności to fizyczna właściwość ciała stałego wyrażona liczbowo, której wartość jest względną zmianą rozmiarów ciała przy zmianie temperatury o 1 K.

6. Przykłady rozszerzalności liniowej. • Kable telefoniczne i elektryczne w instalacjach napowietrznych zmieniają swą długość, co powoduje ich zwisanie. • Połączenia szyn kolejowych i stalowe konstrukcje mostów wymagają stosowania szczelin lub elementów dylatacyjnych. • Może być przyczyną pękania powierzchni klejonych, gdy współczynniki rozszerzalności klejonych obiektów i spoiny klejowej różnią się zbytnio, a klej nie jest elastyczny.

7. Nasze doświadczenia.

8. Rozszerzalność objętościowa. Współczynnik rozszerzalności wody jest różny w różnych przedziałach temperatur iwyznaczanie jego wartości powinno być przeprowadzane przy zastosowaniu możliwie małej różnicy temperatur: kocowej i początkowej.Gazy, podobnie jak ciała stałe i ciecze, zwiększają swoją objętość, gdy są ogrzewane pod stałym ciśnieniem. Empiryczna zależność objętości V od temperatury t przy stałym ciśnieniu nosi nazwę prawa Gay-Lussaca.

9. Rozszerzalność ciał stałych. Rozszerzalność temperaturowa ciał stałych jest zjawiskiem polegającym na wzroście objętości ciała wraz ze wzrostem temperatury. 

10. Nasze doświadczenia.

11. Nasze doświadczenia.

12. Przykłady zastosowania: przerwy dylatacyjne przerwy między szynami

13. Przykłady zastosowania: energetyczne linie przesyłowe przewody trakcji tramwajowej

14. Przykłady zastosowania: drogi betonowe bimetal

15. Przykłady zastosowania: Wieczko metalowe na słoiku z dżemem łatwiej jest otworzyć po podgrzaniu w gorącej wodzie.

16. Rozszerzalność cieczy. Przy zmianie temperatury również zmienia się rozszerzalność cieczy. W miarę wzrostu temperatury cząsteczki cieczy poruszają się coraz szybciej i w następstwie tego oddalają się od siebie i dzięki temu wzrasta objętość cieczy. Przyrost objętości cieczy zależy od rodzaju cieczy i jej objętości początkowej. Zjawisko rozszerzalności cieczy wykorzystuje się m.in. w termometrach cieczowych.

17. Nasze doświadczenia.

18. Nasze doświadczenia.

19. Przykłady zastosowania: Rury ciepłownicze pękanie grubych szklanek pod wpływem wrzącej wody

20. Rozszerzalność gazów. Wpływ temperatury na właściwości gazu, jest duży gdyż jego rozszerzalność cieplna, w porównaniu z wodą i innymi cieczami, jest wysoka. Nawet przy niewielkim wzroście temperatury otoczenia następuje zwiększenie ciśnienia i objętości gazu zmagazynowanego w zbiornikach. Dlatego w każdej butli zostawia się wolną przestrzeń - ok. 20 % pojemności - która zabezpiecza jego swobodną rozszerzalność.

21. Przykłady zastosowania: szybowce balony

22. Dokładność. Niepewność pomiaru – parametr, związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wyników, które można w uzasadniony sposób przypisać wartości mierzonej. Charakteryzuje ona rozrzut wartości (szerokość przedziału), wewnątrz którego można z zadowalającymprawdopodobieństwem usytuować wartość wielkości mierzonej. Z definicji niepewności pomiarowej wynika, że nie może być ona wyznaczona doskonale dokładnie. Można natomiast dokonać jej oszacowania (np. statystycznej estymacji). Żaden pomiar nie jest idealnie dokładny, czyli wszystkie pomiary są zawsze obarczone jakąś niepewnością. Fakt ten nie wynika z niedoskonałości aparatury i zmysłów obserwatora, ale jest nieodłączną cechą każdego pomiaru. Na niepewność pomiaru składa się zazwyczaj wiele czynników. Każdy z nich może mieć inny wpływ na wartość niepewności pomiaru.

23. Zjawisko w życiu codziennym. Zjawisko rozszerzalności temperaturowej wykorzystuje się do produkcji różnego typu termometrów metalowych (prętowych). W metalowej rurce umieszcza się pręt wykonany z innego metalu. Miarą temperatury jest różnica długości pręta i rurki. Zaletą termometrów metalowych jest duży zakres mierzonych temperatur, zaś wadą mała dokładność.

24. Zjawisko w życiu codziennym. Gitarzyści w czasie występówbardzo często muszą stroić gitary, ponieważ ich metalowe struny ogrzane np. silnym światłem reflektorów rozszerzają się,co powoduje rozstrojenie instrumentu.

25. Zjawisko w życiu codziennym. Zjawisko objętościowej rozszerzalności temperaturowej cieczy znalazło praktyczne zastosowanie w termometrach cieczowych.

26. Zjawisko w życiu codziennym. Zjawisko rozszerzalności temperaturowej gazów wykorzystuje się w np. termometrach gazowych lub silnikach Stirlinga.

27. Bibliografia: • „Świat fizyki 1” pod red. B. Sagowskiej; str. 83-88; wyd. ZamKor • http://pl.wikipedia.org/wiki/Rozszerzalno%C5%9B%C4%87_cieplna • http://www.fizyka.net.pl/ • http://www.edupedia.pl/words/index/show/533212_slownik_fizyczny-rozszerzalno_cieplna.html