Мобильная версия пока недоступна

Мы сказали в прошлом уроке, что твёрдым телам свойственно иметь постоянный объём и форму. Однако оказывается, что постоянными эти объём и форма остаются только до тех пор, пока поддерживаются постоянные условия. Если надавить на любое тело — его форма меняется (хотя иногда так слабо, что этого не заметить без очень точных приборов), но интереснее то, что размеры тела также меняются, если его нагреть или охладить.

Изменения размеров большинства тел при нагревании достаточно сложно заметить невооружённым глазом, и всё-таки существует масса случаев, когда они играют очень большую роль. При нагревании твёрдые тела увеличивают все свои размеры, а при остывании — уменьшают. Допустим, длина железного стержня при его нагревании на \(1\unit{\degree {\text{C}}}\) увеличивается всего на \(\class{logic-mark logic-color-1 logic-group-1 logic-fill}{0{,}0012\%}\) — метровый стержень станет длиннее всего на \(0{,}012\unit{{\text{мм}}}\), казалось бы, какая разница? Это меньше толщины волоса, такое удлинение и разглядеть-то нельзя.

На самом деле можно, если правильно поставить эксперимент. Прежде всего, конечно, нагревать тело можно не на \(1\unit{\degree {\text{C}}}\), а, например, на \(\class{logic-mark logic-color-2 logic-group-2 logic-fill}{200}\unit{\degree {\text{C}}}\). Этого без труда можно добиться с помощью обычной горелки. В этом случае увеличение длины составит уже \(\class{logic-mark logic-color-1 logic-group-1 logic-fill}{0{,}0012\%} \cdot \class{logic-mark logic-color-2 logic-group-2 logic-fill}{200} = 0{,}24\%\). А во-вторых, простой трюк, позволяющий сделать небольшое расширение видимым, состоит в том, чтобы изготовить две детали, размеры которых точно подогнаны друг к другу. В классическом эксперименте с этой целью используются стальной шарик и кольцо. Изначально внешний диаметр шарика практически идеально совпадает с внутренним диаметром кольца — и шарик свободно проваливается сквозь это колечко, если положить его сверху. Если теперь нагреть шарик (но не кольцо) — небольшого увеличения его диаметра окажется достаточно, чтобы он больше не пролезал сквозь кольцо. До тех пор, пока шарик не остынет.