Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЗВ'ЯЗОК КОЕФІЦІЄНТІВ ОБ'ЄМНОГО І ЛІНІЙНОГО РОЗШИРЕННЯ

Вказану зв'язок можна встановити на основі таких міркувань. Уявімо тіло у формі куба з довжиною ребра 1 0 при 8 ° С. Нго обсяг V 0 висловимо через довжину ребра куба: У с = / 0 '.

При нагріванні до температури t ° C довжину ребра можна обчислити за формулою (36). Висловивши обсяг V, куба через довжину ребра куба, отримаємо:

Оскільки числове значення а мало, то а 2 і or 3 будуть набагато менше значення За. Тому членами, що містять а 2 і а 3 , можна знехтувати.

Так, якщо а * 1 <Г 5 1 / К, тоа 2 * 10 ' 10 1 / К 2 , а 3 * 10' 5 1 / К 3 .

Отже, для значення Vc великим ступенем точності можна записати:

Прирівнюючи це значення V, до його ж значенням, вираженого за формулою (36), отримаємо:

Звідси:

Таким чином, чисельне значення коефіцієнта об'ємного розширення в три рази більше чисельного значення коефіцієнта лінійного розширення.

ОСОБЛИВОСТІ РОЗШИРЕННЯ ВОДИ

При нагріванні води від 0 до 4 ° С спостерігається її стиснення і відповідно зростання щільності. При подальшому збільшенні температури вище 4 ° С вода розширюється як звичайне тіло. Така особливість розширення води пов'язана зі структурою води (тобто розташуванням молекул), будовою кристалічної структури льоду, з якого утворюється вода при 0 ° С в процесі його плавлення.

У складній кристалічній решітці льоду молекули розташовуються досить щільно один до одного. При плавленні льоду дальній порядок в розташуванні молекул порушується, встановлюється ближній порядок, який зберігає колишню структуру в розташуванні молекул, характерну для льоду. При цьому відстані між молекулами зростають, але молекули зміщуються в область колишніх пустот, в результаті обсяг води в цілому зменшується в порівнянні з вмістом криги. Зменшення обсягу води при підвищенні температури від 0 до 4 ° С пов'язано з остаточної перебудовою в розташуванні молекул, що займають при нагріванні порожнечі в кристалічній решітці, які залишаються у рідини (води) при утворенні її з льоду. Таким чином, вода має максимальне значення щільності при 4 ° С.

Зазначені особливості розширення води мають величезне значення для прогрівання вод Світового океану, кліматичних умов на Землі. Поглинаючи сонячне проміння і нагріваючись, наприклад до 3-4 ° С, верхні шари води навесні стають більш щільними, ніж нижні шари, що знаходяться при більш низькій температурі, наприклад 1-2 ° С. Оскільки сила тяжіння, що діє на одиничний об'єм, збільшується при зростанні щільності, то верхні шари води опускаються вниз, витісняючи до поверхні менш щільні і менш нагріті. Цей процес відбувається безперервно, поки вся рідина не прийме температуру 4 ° С, при якій щільність води максимальна. Після цього перемішування води припиняється. Прогрів товщі води потім стає можливим за рахунок теплопровідності і відбувається досить повільно.

При встановленні стійкої низької температури, коли верхні шари води інтенсивно охолоджуються і утворюється крижаний покрив, вода при 4 ° С збирається на самому дні водойми, оберігаючи його від вимерзання.

 
<<   ЗМІСТ   >>