A folyadékok hőtágulása

Készítette:

Kiss István

A folyadékok hőtágulása

A folyadékok hőtágulása annál nagyobb:

• minél nagyobb a kezdeti térfogatuk, illetve
• minél nagyobb a hőmérséklet-változásuk.
• A hőtágulás függ az anyagi minőségtől is.

Mivel a folyadékoknak nincs állandó alakjuk, ezért csak térfogati hőtágulásról beszélünk.

A folyadékok térfogati hőtágulása

A folyékony anyagok térfogata a hőmérséklet növekedése közben növekszik.

∆V = ß٠ V₀٠∆T

A térfogatváltozás (∆V) egyenesen arányos a kezdeti térfogattal (V₀) és a hőmérséklet-változással (∆T).

ß (béta): térfogati hőtágulási állandó, mértékegysége 1/⁰C,� értéke anyagonként változik

nagysága 10-100-szor akkora, mint szilárd testeknél

A teljes térfogat: V = V₀+ ∆V = V₀٠(1+ß٠∆V)

​

Folyadékok tágulása a gyakorlatban

A folyadékos hőmérő

Hőmérsékletváltozás hatására a folyadék térfogata megváltozik.

A skáláról leolvassuk a hőmérsékletet.

1. Egy 20 liter űrtartalmú vaslemezből készült kannát gázolajjal töltünk tele a benzinkútnál, ahol a gázolaj hőmérséklete 5 ⁰C. A kanna és olaj hőmérséklete a fűtött garázsban 20 ⁰C-ra emelkedik. Mennyi gázolaj folyik ki a kannából, ha annak fedele rosszul zár?

ß_gázolaj= 0.001 1/⁰C

ß_vas= 3,51٠10^-5 1/⁰C

T₁= 5 ⁰C

T₂= 20 ⁰C ⇒ ∆T = 15 ⁰C

V_olaj= V_kanna= 20 liter = 20 dm³

V_ki= ? .

�∆V_olaj = ß_olaj٠ V_olaj٠∆T = 0.001٠20٠15 = 0,3 dm³

�∆V_kanna = ß_vas٠ V_kanna٠∆T = 3,51٠10^-5٠20٠15 = 0,01 dm³

�V_ki= 0,3 - 0,01 = 0,29 dm³

2. Mekkora a 10 dm³ térfogatú. 18 ⁰C hőmérsékletű víz térfogatváltozása, ha 80 ⁰C hőmérsékletre melegítjük fel?

ß_víz= 0,00013 1/⁰C = 1,3٠10^-4 1/⁰C

ß_víz= 0.00013 1/⁰C = 1,3٠10^-4 1/⁰C

T₁= 18 ⁰C

T₂= 80 ⁰C ⇒ ∆T = 62 ⁰C

V_víz= 10 liter = 10 dm³

∆V = ? .

�∆V = ß_víz٠ V_víz٠∆T = 0.00013٠10٠62 = 0,0806 dm³

3. A szobahőmérsékletű (18 ⁰C) higany térfogata 300 cm³ . Mekkora hőmérsékleten lesz a higany térfogata 2%-kal nagyobb? ß_Hg= 1,81٠10^-4 1/⁰C

ß_Hg= 1,81٠10^-4 1/⁰C

T₁= 18 ⁰C

V_Hg= 300 cm³

2% = 0,02

∆V = 300 cm³٠0,02 = 6 cm³

T₂= ? ⁰C .

�∆V = ß_Hg٠ V_Hg٠∆T = 0,000181٠300٠∆T = 6

4. Egy ismeretlen folyadékot 10 ⁰C-ról 40 ⁰C-ra melegítettünk, eközben térfogata 1.5%-kal növekedett. Mekkora a folyadék köbös hőtágulási együtthatója? Mi lehetett a folyadék?

T₁= 10 ⁰C

T₂= 40 ⁰C ⇒ ∆T = 30 ⁰C

1,5% = 0,015

∆V = V₀٠0,015

ß = ? .

�∆V = ß ٠ V₀٠∆T = V₀٠0,015 �

ß ٠ ∆T = 0,015 ⇒ ß ٠ 30 = 0,015 �

ß = 0,015/30 = 0,0005 1/⁰C táblázatból: glicerin

Gondolkozz és válaszolj!

1. Az anyagok milyen tulajdonságai változnak melegítéskor?
2. Miért nem célszerű a fűtőolajos kannát színültig megtölteni, ha hideg helyiségből melegbe visszük?
3. A befőttesüvegen lévő celofánhártya az üveg lehűlése után homorú lesz. Mivel magyarázhatjuk ezt a jelenséget?
4. Hogyan kell megválasztani folyadékos hőmérő készítésekor a folyadéktartály térfogatát és az ahhoz csatlakozó vékony cső keresztm etszetét, hogy minél pontosabban tudjunk hőmérsékletet m érni?
5. Miért nem ajánlatos a hidegből meleg helyiségbe szállítandó edényt színültig folyadékkal megtölteni?
6. A folyadékos hőmérőben általában nem használnak vizet. Vajon miért?
7. Mi lehet az előnye egy etil-alkoholos folyadékos hőmérőnek a higanyossal szemben?
8. Milyen hatással járhat Földünk globális felmelegedése a tengerek, óceánok szintjének változásaira? Miért?
9. Hogyan fagynának be télen a tavak és a folyók, ha a víz tágulása 0 "C-tól egyenletes növekedést mutatna?

Ellenőrizd tudásod!

1. Mitől függ a folyadékok hőtágulásának mértéke?
2. Hogyan számolható ki a hőtágulás nagysága?
3. Ismertesd a lázmérő működési elvét!
4. Mi okozhatja a kazán felrobbanását?

​