Dilatasi Thermal, Koefisien, Jenis dan Latihan

itu ekspansi termal adalah peningkatan atau variasi berbagai dimensi metrik (seperti panjang atau volume) yang diderita oleh benda atau benda fisik. Proses ini terjadi karena peningkatan suhu di sekitar material. Dalam kasus pelebaran linier, perubahan tersebut terjadi dalam dimensi tunggal.

Koefisien pelebaran ini dapat diukur dengan membandingkan nilai kuantitas sebelum dan sesudah proses. Beberapa material mengalami kebalikan dari ekspansi termal; yaitu menjadi "negatif". Konsep ini mengusulkan bahwa beberapa bahan berkontraksi ketika terkena suhu tertentu.  

Adapun padatan, koefisien ekspansi linier digunakan untuk menggambarkan ekspansi. Di sisi lain, koefisien ekspansi volumetrik digunakan untuk cairan untuk melakukan perhitungan.

Dalam hal padatan mengkristal, jika isometrik, pelebarannya akan umum di semua dimensi kristal. Jika bukan isometrik, koefisien ekspansi yang berbeda dapat ditemukan di sepanjang kristal, dan itu akan berubah ukurannya ketika mengubah suhu..

Indeks

• 1 Koefisien ekspansi termal
• 2 Ekspansi termal negatif
• 3 Jenis
  • 3.1 Ekspansi linier
  • 3.2 Dilatasi volumetrik
  • 3.3 Pelebaran permukaan atau area
• 4 Contoh
  • 4.1 Latihan pertama (pelebaran linier)
  • 4.2 Latihan kedua (dilatasi superfisial)
• 5 Mengapa pelebaran terjadi??
• 6 Referensi

Koefisien ekspansi termal

Koefisien ekspansi termal (Y) didefinisikan sebagai jari-jari perubahan yang dilalui suatu bahan karena perubahan suhunya. Koefisien ini diwakili oleh simbol α untuk padatan dan β untuk cairan, dan dipandu oleh Sistem Satuan Internasional.

Koefisien ekspansi termal bervariasi ketika datang ke padat, cair atau gas. Masing-masing memiliki kekhasan yang berbeda.

Misalnya, pelebaran benda padat dapat dilihat sepanjang. Koefisien volumetrik adalah salah satu yang paling mendasar sejauh menyangkut cairan dan perubahannya luar biasa ke segala arah; koefisien ini juga digunakan ketika menghitung ekspansi gas.

Ekspansi termal negatif

Ekspansi termal negatif terjadi pada beberapa bahan yang, bukannya meningkatkan ukurannya dengan suhu tinggi, berkontraksi karena suhu rendah.

Jenis ekspansi termal ini biasanya terlihat dalam sistem terbuka di mana interaksi terarah diamati - seperti dalam kasus es - atau dalam senyawa kompleks - seperti dalam kasus beberapa zeolit, Cu2O, antara lain..

Juga, beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa ekspansi termal negatif juga terjadi dalam kisi-kisi komponen tunggal dalam bentuk padat dan dengan interaksi gaya pusat.

Contoh jelas dari ekspansi termal negatif dapat dilihat saat menambahkan es ke segelas air. Dalam hal ini, suhu tinggi cairan di atas es tidak menyebabkan peningkatan ukuran, melainkan mengurangi ukuran yang sama..

Jenis

Ketika menghitung pelebaran benda fisik, harus dipertimbangkan bahwa, tergantung pada perubahan suhu, benda tersebut dapat bertambah atau menyusut ukurannya..

Beberapa objek tidak memerlukan perubahan suhu yang drastis untuk mengubah ukurannya, sehingga kemungkinan nilai yang dilemparkan oleh perhitungan rata-rata.

Seperti semua proses, ekspansi termal dibagi menjadi beberapa jenis yang menjelaskan setiap fenomena secara terpisah. Dalam kasus padatan, jenis ekspansi termal adalah pelebaran linier, pelebaran volumetrik, dan pelebaran permukaan.

Dilatasi linier

Dalam pelebaran linier, variasi tunggal mendominasi. Dalam hal ini, satu-satunya unit yang mengalami perubahan adalah tinggi atau lebar objek.

Cara mudah untuk menghitung pelebaran jenis ini adalah dengan membandingkan nilai kuantitas sebelum perubahan suhu dengan nilai kuantitas setelah perubahan suhu..

Dilatasi volumetrik

Dalam kasus dilatasi volumetrik, cara untuk menghitungnya adalah dengan membandingkan volume cairan sebelum perubahan suhu dengan volume cairan setelah perubahan suhu. Rumus untuk menghitungnya adalah:

Dilatasi permukaan atau area

Dalam kasus dilatasi superfisial, peningkatan area tubuh atau objek diamati ketika ada perubahan suhu pada 1 ° C.

Pelebaran ini berfungsi untuk benda padat. Jika Anda juga memiliki koefisien linier, Anda dapat melihat bahwa ukuran objek akan dua kali lebih besar. Rumus untuk menghitungnya adalah:

A_f = A₀ [1 + YA (T_f - T₀)]

Dalam ungkapan ini:

γ = koefisien ekspansi area [° C^-1]

A₀ = Area awal

A_f = Area akhir

T₀ = Suhu awal.

T_f = Suhu akhir

Perbedaan antara pelebaran area dan pelebaran linier adalah bahwa di yang pertama ada perubahan peningkatan di area objek, dan di kedua perubahan adalah dari pengukuran satuan tunggal (karena bisa panjang atau lebar benda fisik).

Contohnya

Latihan pertama (pelebaran linier)

Rel yang membentuk jalur kereta api yang dibangun dari baja memiliki panjang 1500 m. Berapa panjangnya pada saat suhu berubah dari 24 menjadi 45 ° C?

Solusi

Data:

L0 (panjang awal) = 1500 m

L._f (panjang akhir) = ?

Terlalu (suhu awal) = 24 ° C

T_f (suhu akhir) = 45 ° C

α (koefisien ekspansi linier yang sesuai dengan baja) = 11 x 10^-6 ° C^-1

Data diganti dalam rumus berikut:

Namun, pertama-tama kita harus mengetahui nilai diferensial suhu, untuk memasukkan data ini ke dalam persamaan. Untuk mendapatkan diferensial ini, Anda harus mengurangi suhu tertinggi dari terendah.

=t = 45 ° C - 24 ° C = 21 ° C

Setelah informasi ini diketahui, dimungkinkan untuk menggunakan rumus sebelumnya:

Jika = 1500 m (1 + 21 ° C. 11 x 10^-6 ° C^-1)

Lf = 1500 m (1 + 2,31 x 10^-4)

Jika = 1500 m (1.000231)

Jika = 1500,3465 m

Latihan kedua (dilatasi superfisial)

Di sekolah menengah, penjualan gelas memiliki luas 1,4 m ^ 2, jika suhunya 21 ° C. Apa yang akan menjadi area terakhir Anda saat menaikkan suhu hingga 35 ° C?

Solusi

Af = A0 [1 + (Tf - T0)]

Af = 1,4 m² [1] 204,4 x 10^-6]

Af = 1,4 m² . 1.000.2044

Af = 1.40028616 m²

Mengapa pelebaran terjadi?

Semua orang tahu bahwa semua bahan tersusun dari berbagai partikel subatom. Dengan mengubah suhu, baik naik atau turun, atom-atom ini memulai proses gerakan yang dapat mengubah bentuk objek.

Ketika suhu naik, molekul-molekul mulai bergerak cepat karena peningkatan energi kinetik dan, oleh karena itu, bentuk atau volume objek akan meningkat..

Dalam kasus suhu negatif terjadi sebaliknya, dalam hal ini volume objek biasanya dikontrak oleh suhu rendah.

Referensi

1. Dilatasi Linier, Dangkal, dan Volumetrik - Latihan. Diselesaikan Dipulihkan pada 8 Mei 2018, dari Fisimat: fisimat.com.mx
2. Dilatasi Superfisial - Latihan Diatasi. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari Fisimat: fisimat.com.mx
3. Ekspansi termal. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari Encyclopædia Britannica: britannica.com
4. Ekspansi termal. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari Hyper Physics Concepts: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
5. Ekspansi termal. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari Lumen Learning: courses.lumenlearning.com
6. Ekspansi termal. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari The Physics Hypertextbook: physics.info
7. Ekspansi termal. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari Wikipedia: en.wikipedia.org.