Мобильная версия пока недоступна

К сожалению, сайт пока не адаптирован для мобильных устройств. Откройте его на компьютере или ноутбуке.

К содержанию

Тепловое расширение жидкостей

2.5 мин Ур. 1β 7 Тема
Расположение текста
Все настройки

Жидкости не имеют конкретной формы, поэтому бессмысленно говорить, во сколько раз изменяется длина или ширина жидкости: эти величины всё равно зависят от размеров используемого сосуда. Но жидкости имеют строго определённый объём, и этот объём зависит от температуры. В подавляющем большинстве случаев, чем больше температура жидкости, тем больше становится и её объём. Это серьёзная проблема для систем отопления, в которых вода должна циркулировать по трубам, существенно при этом нагреваясь. При нагреве от \(10\) до \(70\unit{\degree {\text{С}}}\), вода расширяется, увеличивая свой объём примерно на \(2\%\).

Учитывая, что по трубам отопительной системы могут циркулировать сотни и даже тысячи литров воды, эти \(2\%\), если не предусмотреть для них подходящее место, запросто способны разорвать трубы и привести к серьёзным авариям. По этой причине любая система отопления оснащается специальным расширительным баком — сосудом, размеры которого могут увеличиваться под давлением воды, а также предохранительными клапанами, сбрасывающими избыток жидкости без поломки, если объёма расширительных баков не хватило.

Вообще, если сосуд заполнен жидкостью до краёв — тепловое расширение жидкости в совокупности с её несжимаемостью, может привести к серьёзным разрушениям при нагреве. По этой причине нельзя разогревать яйца в скорлупе, запекать овощи и фрукты, не надрезав им кожицу. Расширение воды, содержащейся в любом пищевом продукте, приводит к тому, что при значительном нагреве все они лопаются, в лучшем случае портя вид продукта, а в худшем — безнадёжно пачкая всю печь. В случае яиц последствия могут быть особенно плачевны.

Твёрдые материалы обычно обладают некоторой степенью сжимаемости: если нагревать балку, которая зажата между двумя стенками и не может растягиваться --- при нагреве в ней будет накапливаться механическое напряжение: балка станет похожа на сжатую пружину, и в какой-то момент вырвется как железнодорожные рельсы при выбросе. Жидкости несжимаемы, поэтому если у жидкости нет пространства для расширения — напряжение в них достигает критической отметки гораздо быстрее.

Резюме:

  • Поскольку жидкость не имеет конкретной формы, в случае её теплового расширения имеет смысл говорить только об увеличении общего объёма.
  • Это отсутствие конкретной формы позволяет сделать изменение объёма более наглядным.
Далее