Физика. Лекция 99.Тепловое расширение твердых тел, жидкостей и газов.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы познакомились с понятием температуры и устройствами, которые могут измерять эту физическую величину. И вот оказалось, что один из способов измерения температуры основан на том, что от температуры зависят размеры тела. Это явление получило название тепловое расширение и на сегодняшней лекции мы подробнее поговорим об этом явлении. На этой лекции пока на качественном уровне, а на следующей лекции мы поговорим об этом уже на количественном описании этого явления.

Ну а теперь давайте поговорим о том, что такое тепловое расширение...это изменение размеров тела при изменении его температуры...давайте запишем в строгой формулировке.

Тепловое расширение - это изменение размеров тел при изменении их температуры.

Обратите внимание как мы не совсем точно дали определение...мы не говорим об увеличении или уменьшении, а говорим об изменении. Дело в том, что еще на прошлой лекции мы говорили о том, что некоторые вещества ведут себя необычно: большинство веществ увеличивают свой объем и линейные размеры при увеличении температуры, но вот вода, например, ведет себя странно. В диапазоне температур от нуля до 4 градусов Цельсия она при нагревании уменьшает свой объем. Кстати, это свойство воды очень важно для того, что бы существовала жизнь в водоемах в зимнее время. Потому что если бы было по-другому реки и озера промерзали бы до дна и рыбы не могли бы жить там в зимний период или холодное время года.

Но речь сейчас пойдет не об этом...оказывается тепловому расширению подвержены все вещества находящихся в разных агрегатных состояниях: твердые тела, жидкости и газы.

Мы на прошлой лекции уже видели тепловое расширение воды, а на этой лекции мы увидим тепловое расширение твердых тел, еще раз мы рассмотрим тепловое расширение жидкостей и продемонстрируем тепловое расширение газов и сравним с вами масштабы этих эффектов.

Давайте начнем с твердых тел...ну, наверное, вы не замечали теплового расширения твердых тел, например, мы не замечаем, что размеры линейки летом чуть больше, а зимой немного меньше. Если линейку вынести на мороз, то мы не заметим, что она станет короче, хотя, на самом деле это произойдет, просто, этот эффект очень слабый, поэтому для того чтобы его зарегистрировать нам нужны какие-то специальные меры. Нам нужно создать прибор, который позволит нам регистрировать очень небольшие изменения длины. И вот сейчас мы с вами такой прибор сконструируем...

И так мы установили взаимосвязи между событиями, которые приводят к тепловому расширению металлического стержня...

Настоящая наука и состоит в том, чтобы эту невидимую связь между различными явлениями сделать видимыми.

Давайте еще раз повторим связь, которую мы установили в опыте при нагреве металлического стержня.

Стрелка поворачивается т.к игла вращается т.к стержень удлиняется т.к увеличивается расстояние между молекулами т.к увеличивается амплитуда колебаний, т.к растет температура нагревания металлического стержня.

И у нас получилась целая цепочка явлений, которые связаны между собой причинно-следственными связями и ученые изучая природу, в частности не живую природу физики стараются установить вот эту связь. Сейчас мы установили ее на качественном уровне, т.е без количественного описания, на следующей лекции мы уже займемся ее количественным описанием.

На сколько примерно градусов мы нагревали металлический стержень? На сотни градусов, значит в нашем случае изменение температуры было сотни градусов и только при таком нагреве стало заметно изменение положения стрелки. И так мы с вами очень поверхностно изучили тепловое расширение твердых тел, теперь давайте перейдем к тепловому расширению жидкостей...

Давайте опять повторим цепочку причинно-следственных связей уже для жидкости:

столбик жидкости поднимается т.к увеличивается объем жидкости т.к увеличивается расстояние между молекулами т.к увеличивается амплитуда колебаний молекул т.к увеличивается температура.

А теперь переходим к следующему агрегатному состоянию газу...

И давайте повторим цепочку причинно-следственных связей для газов:

столбик жидкости поднимается т.к воздух вытесняет жидкость т.к воздух расширяется т.к повышается его температура.

И последнее лучше всего расширяются какие вещества? Газы. На втором месте жидкости, на третьем месте твердые тела. И вот сейчас мы посмотрим особое устройство, состоящее из двух твердых тел, двух не одинаковых металлов.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.