тепловое расширение

ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ -изменение размеров. тела при нагревании. Т. р. при пост. давлении p количественно характеризуется изобарным коэф. расширения (коэф. объёмного Т. p.) a=V^-1(dV/dT)_p, где V-·объём тела (твёрдого, жидкого или газообразного). Практически значение a определяется ф-лой

где V' и V - объём тела при темп-pax T' и T соответственно (T'> Т). Для твёрдых тел, наряду с a, вводят коэф. линейного Т. р.

где l-нач. длина тела вдоль выбранного направления. В общем случае анизотропных тел a = a_x + a_y+a_z, причём различие или равенство линейного коэф. Т. р. a_x, a_у, a_z вдоль кристаллографич. осей x, у, z определяется симметрией кристалла. Напр., для кристаллов с кубич. структурой, так же, как и для изотропных тел, a_x = a_у = a_z = a_л и a=3a_л.

Для большинства тел a>0, но существуют исключения. Напр., вода при нагреве от 0 до 4 °С при атм. давлении сжимается (a<0). Зависимость a от T наиб. заметна у газов (для идеального газа a = 1/T), у жидкостей она проявляется слабее. У нек-рых твёрдых тел (кварца, инвара и др.) коэф. a мал и практически постоянен в широком интервале Т. При коэф.

Т. р. газов обусловлено увеличением кинетич. энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против сил внеш. давления. У твёрдых тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (анграмо-низмом) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом Т увеличиваются (см. Колебания кристаллической решётки). Эксперим. определение a и a_л осуществляется методами дилатометрии. Т. р. тел учитывается при конструировании приборов, машин и установок, работающих в переменных температурных условиях.

Лит.: Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Новикова С. И., Тепловое расширение твердых тел, М., 1974.

   <<      Предметный указатель      >>