A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó."

Borbála Pásztor
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 HŐTAN I.

2 A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. E jellemzőt az ember elsősorban tapintás útján, a hőérzettel észleli, másodsorban hőmérő segítségével. A hőmérséklet a hőtan tudományának egyik alapfogalma. Fizikai szempontból : a hőmérséklet az anyagot felépítő részecskék átlagos mozgási energiájávalkapcsolatos mennyiség. A hőmérséklet statisztikus fogalom.

segítségével. A hőmérséklet a hőtan tudományának egyik alapfogalma.

3 A hőmérőkészítés gondolata Leonardo da Vincitől származik. Az első hőmérőt Galilei készítette 1593-ban Az első hőmérők a gázok, folyadékok, szilárd anyagok hőtágulásán alapultak GALILEI HŐMÉRŐJE A golyók tömegkülönbsége mindössze 2 / 1000 gramm. Ez biztosítja a pontosan 1 C-nyi különbséget. A golyók lesűlyednek, ha a hőmérséklet növekszik és felemelkednek, ha a hőmérséklet csökken. Az aktuális hőmérséklet a felső részen úszó legalsó golyón függő plombáról olvasható le.

GALILEI HŐMÉRŐJE A golyók tömegkülönbsége mindössze 2 / 1000 gramm. Ez biztosítja a pontosan 1 C-nyi különbséget.

4 A Celsius skála alappontjai:

5 Anders Celsius november április 25. svéd természettudós, csillagász, a Celsius-skála megalkotója. A svéd és a berlini akadémia, valamint a londoni Royal Society tagja. Foglalkozott a Nap és a Föld távolságának meghatározásával. Fizikai és geofizikai kutatásokat is végzett ben tervezte meg a ma is használatos, 100-as beosztású hőmérsékleti skáláját, amely komoly segítséget jelentett a tudományos munkában. A skálát 1742-ben mutatta be a Svéd Akadémiában 1750-ben Stromer svéd tudós módosította a skálát, és a fagyáspontot tette meg 0 -nak, a forráspontot pedig 100 -nak. Tanulmányozta az északi fényt is.

Fizikai és geofizikai kutatásokat is végzett.

6 A Fahrenheit skála alappontjai: O F :szülővárosának leghidegebb hőmérséklete, 100 F: testének hőmérséklete Daniel Gabriel Fahrenheit ( ) német fizikus ÁTVÁLTÁS: [ C] = ([ F] 32) 5/9 [ F] = [ C] 9/5 + 32

hőmérséklete Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 1736)

7 Néhány érdekes hőmérsékleti adat: A Nap felszíni hőmérséklete: 6000 C A Nap belső hőmérséklete: 10 millió C Legforróbb csillagok belső hőmérséklete :50 millió C Hidrogénbomba robbanásakor: 300 millió C Földfelszín átlaghőmérséklete: 15 C Ezen a hőmérsékleten a legnagyobb a víz sűrűsége: 4 C Téli álmot alvó aranyhörcsög: 3,5 C Sütő hőmérséklete:200 C Max sütő: 380 C Vas olvadáspontja :1539 C Vas forráspontja: 3000 C Arany olvadáspont:1000 C Volfrám, a legmagasabb olvadáspontú fém : 3380 C Higany fagyáspontja: -39 C Földön mért leghidegebb hőmérséklet -89,2 C /Antarktisz 1983/ Oxigén fagyáspontja:-219 C Nitrogén fagyáspontja -210 C Nitrogén forráspontja :-196 C Plútó felszíni hőm:-220 C Galaxisok közötti tér hőm: -270 C

sütő: 380 C Vas olvadáspontja :1539 C Vas forráspontja: 3000 C Arany olvadáspont:1000 C Volfrám, a legmagasabb olvadáspontú fém : 3380 C Higany fagyáspontja: -39 C Földön mért

8 KELVIN SKÁLA Ez a termodinamikai hőmérséklet-skála. Az abszolút hőmérsékleti skála használatát William Lord Kelvin (eredeti neve William Thomson, ), angol fizikus vezettette be ben Viktória királynőtől nemesi címet kapott (Kelvin néven ütötték lorddá). A skála alappontja az abszolút zérus pont. Abból a megfontolásból adódik, hogy a test hőmérsékletét a molekulák sebessége határozza meg. Ahol ez a sebesség nulla, az anyag alapállapota. 0 K = -273,15 C 0 C = 273,15K 100 C = 373,15K A Kelvin skálán az egységek ugyanakkorák, mint a Celsius skálán. ÁTVÁLTÁS: T a hőmérséklet Kelvinben, t Celsius fokban T = t Az eddigi előállított leghidegebb hőmérséklet K. /2 nanokelvin/

1892-ben Viktória királynőtől nemesi címet kapott (Kelvin néven ütötték lorddá). A skála alappontja az abszolút zérus pont.

9 Kezdetben a hőmérőkbe alkoholt, majd később higanyt tettek. De a higany -39 C-on megfagy, 357 C-on felforr. Ha a higany fölé nitrogén gázt vagy szénsavat tesznek, akkor a hőmérő 750 C-ig használható. A nagyon alacsony vagy nagyon magas hőmérsékletek mérésére más fizikai törvényeket kellett alkalmazni. Az ellenállás-hőmérők azt használják ki, hogy a fémek ellenállása függ a hőmérséklettől. (ΔR=R0 α ΔT) A magasabb hőmérsékletű testeknél a sugárzás erősségét mérik. Ezek a pirométerek. (kohók, Nap) Vannak olyan festékek, amelyek színváltozással reagálnak a hőmérsékletváltozásra. Ez a termokolor. (benzinmotor, lázmérő, akvárium hőmérő)

A nagyon alacsony vagy nagyon magas hőmérsékletek mérésére más fizikai törvényeket kellett alkalmazni.

10 SZILÁRD TESTEK HŐTÁGULÁSA Lineáris(vonalas) hőtágulás Felületi hőtágulás Térfogati hőtágulás

11 Lineáris(vonalas) hőtágulás A lineáris hőtágulási együttható számértéke kifejezi, hogy egy kelvin hőmérsékletváltozás hatására létrejövő hosszváltozás hányszorosa a kezdeti hossznak.

12 KÍSÉRLETI ESZKÖZ A LINEÁRIS HŐTÁGULÁS BEMUTATÁSÁRA

13 Néhány anyag hőtágulási együtthatója: ANYAG NEVE α alumínium 2,4 ólom 2,8 réz 1,6 vas 1,1 tégla 0,95 beton 1,2 acél 1, C 5 ANYAG NEVE α cement 1,8 jég 5,25 márvány 0,5 üveg 0,5 plexi 13,0 fa 0,5 gyémánt 0, C 5

1,2 acél 1,2 1 10 0 C 5 ANYAG NEVE α cement 1,8 jég 5,25

14 Melegben a hidak fémszerkezete is hosszabb lesz, ezért a nagy hidaknak legalább az egyik végét görgőkkel támasztják alá.

16 Az úttesten pedig egymásba csúszó fésűs szerkezet teszi lehetővé a tágulást.

17 A hosszú csővezetékekbe U lakú szakaszokat/ lírákat/ iktatnak. A vezeték tágulásakor illetve összehúzódásakor, az U alakú részek hajlanak meg, így a csövek nem károsodnak.

18 LÍRA

20 Csövek szerelésénél is figyelni kell a hőtágulásra.

21 Előfordulhat, hogy nagy melegben a sín meghajlik.

25 0 fokon 300 m 30 fokon 15 cm-rel magasabb. Mekkora a hőtág. tényező?

26 A BIMETÁL két különböző fémből áll, melyeket szegecseléssel vagy hegesztéssel egymáshoz erősítenek. Hőmérséklet változáskor a két fém különböző mértékben tágul, illetve húzódik össze, ezért a bimetall meghajlik. A meghajlásból következtetni lehet a hőmérsékletre.

28 Kapcsolók, szelepek működtetésére használják például tűzhelyek, vízmelegítők, fűtőberendezések biztonságos működtetése oldható meg vele. Így működnek a tűzjelzők.

29 Felületi hőtágulás: A parketta, az autópályák betonelemei vagy a díszburkolat elhelyezésekor úgynevezett dilatációs hézagot kell hagyni, hogy a melegedés hatására ne púposodjon fel a felület, illetve lehűléskor ne törjön el. A fémalátétek, mozgólépcsők, csukó, záró szerkezetek lemezeinél is figyelni kell a felületi tágulásra.

30 Dilatációs hézag hiánya miatt keletkező repedés Helytelenül megtervezett dilatációs kiosztás az épület végétől 1,5 m-re

31 TÉRFOGATI HŐTÁGULÁS

34 1 kg víz Térfogatának változása a hőmérséklet függvényében

35 VÍZ

36 JÉG

37 A víz rendellenes hőtágulásának egyik következménye, hogy télen a tavak fentről lefelé kezdenek befagyni. A levegőtől lehűlő víz lesüllyed, így a hőáramlás miatt a tó vize 4 C-os lesz. További hűléssel azonban a felszínen maradt vízréteg megfagy. A jég viszont már jó hőszigetelő, ami megakadályozza a mélyebb vízrétegek további lehűlését.

Hasonló dokumentumok

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál

Hőtágulás - szilárd és folyékony anyagoknál Celsius hőmérsékleti skála: 0 ºC pontja a víz fagyáspontja 100 ºC pontja a víz forráspontja Kelvin hőmérsékleti skála: A beosztása 273-al van elcsúsztatva a