Тепловое расширение, изменение размеров тела в процессе его нагревания. Количественно Т. р. при постоянном давлении характеризуется изобарным коэффициентом расширения (объёмным коэффициентом Т. р.) . Практически значение а определяется из соотношения , где -объем газа, жидкости или твёрдого тела при температуре Т2 > T1, V — исходный объём тела (разность температур T2 — T1 берётся небольшой). Для характеристики Т. р. твёрдых тел наряду с a вводят коэффициент линейного T. р. , где l — первоначальная длина тела вдоль выбранного направления. В общем случае анизотропных тел , причём различие или равенство линейных коэффициентов Т. Р. вдоль кристаллографических осей х, у, z определяется симметрией кристалла. Например, для кристаллов кубической системы, так же как и для изотропных тел, и . Для большинства тел a > 0, но существуют исключения, например вода при нагреве от 0 до 4 °С при атмосферном давлении сжимается (a < 0). Зависимость a от Т наиболее заметна у газов (для идеального газа a = 1/T), у жидкостей она проявляется слабее. У ряда веществ в твёрдом состоянии — кварца, инвара и других — коэффициент а мал и практически постоянен в широком интервале температур. При T ® 0 коэффициент Т. р. a а ® 0. Значение изобарического коэффициента расширения некоторых газов, жидкостей и твёрдых тел при атмосферном давлении Коэффициент объёмного расширения | Коэффициент линейного расширения | Вещество | Температура, °С | a×103, (°C)–1 | Вещество | Температура, °С | <
span style='font-family:Symbol'>a×106, (°C)–1 | Газы ГелийВодородКислородАзотВоздух (без СО2)Жидкости ВодаРтутьГлицеринБензолАцетонЭтиловый спирт | 0—100»»»»10208020»»»» | 3,658 3,661 3,665 3,674 3,6710,0879 0,2066 0,6413 0,182 0,500 1,060 1,430 1,659 | Твёрдые телаУглерод алмаз графитКремнийКварц || оси ^оси плавленныйСтекло крон флинтВольфрамМедьЛатуньАлюминийЖелезо | 20»3—1840400—1000—1000—1002525202525 | 1,27,92,57,8 14,1 0,384~9~74,5 16,6 18,9 2512 | Т. р. газов обусловлено увеличением кинетической энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внешнего давления. У твёрдых тел и жидкостей Т. р. связано с несимметричностью (ангармоничностью) тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные р
асстояния с ростом Т увеличиваются. Экспериментальное определение а и ал осуществляется методами дилатометрии. Т. р. тел учитывается при конструировании всех установок, приборов и машин, работающих в переменных температурных условиях. Лит.: Новикова С. И., Тепловое расширение твердых тел, М., 1974; Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей, пер. с англ., М., 1961; Перри Д ж., Справочник инженера-химика, пер. с англ., т. 1, Л., 1969.
|