Question

Как учитывается в быту и технике тепловое расширение твердых тел и жидкостей?

Answer 1

Ответ:

Наиболее используемые устройства - жидкостные  термометры (Рис. 1 слева). В них жидкость залита в колбу, а шкалой является тонкая трубка. Если для измерения низких температур используют спиртовый термометр (до -70°С), то для более высоких - ртутные. Недостатком таких термометров является низкая прочность стеклянных колб.

В быту также используются и механические термометры. (Рис. 1 справа) В их основе лежит биметаллическая спираль на конце которой закреплена стрелка. Здесь использовано свойство, что у различных материалов разные коэффициенты линейного расширения. Изготовленная сразу из двух слоев металлов  при нагревании начинает изгибаться.

Ещё шире биметаллические пластины используются в устройствах для регулировки (поддержания постоянной) температуры.   Это регуляторы температуры, например, в электроутюгах. Изгибаясь биметаллическая пластина соединяет контакты электрической цепи. Такой же эффект использован в автоматах тока в бытовой электросети. (рис. 2 слева). Проходящий по цепи ток нагревает биметаллическую пластину установленную в механизм с пружиной, который отключает подачу электричества в цепь. Включить такой автомат можно только после его охлаждения.

И, конечно, все мы постоянно пользуемся холодильниками и, иногда, электропечами. В них используются сильфонные механизмы. (Рис. 2 -справа). Запаянная длинная трубка с жидкостью соединена с гибкой коробкой (сильфоном), изменение размеров которой и приводит к замыканию электроконтактов.

Особая проблема температурного расширения метала ощущается на железнодорожных путях.  (Рис. 3). Но вместо устройства стыков примерно через 25 м применяют в местах соединений рельсов длиной 1000 и более метров конструктивное решение - температурный компенсатор.

В машиностроении температурное расширение применяется при горячем прессовании. Например, при соединении колесной пары для поездов. Отверстие в ободе колеса делается незначительно, но меньше диаметра оси. Затем обод нагревают до высокой температуры и быстро прессуют в него "холодную" ось. Соединение получается очень надёжным.

Объяснение:

Answer 2

Тепловое расширение твердых тел и жидкостей играет важную роль в различных аспектах быта и техники. Принцип теплового расширения основан на том, что при повышении температуры тела его молекулы начинают двигаться быстрее, что приводит к увеличению расстояний между ними и, следовательно, к увеличению объема вещества.

Вот как тепловое расширение учитывается в быту и технике:

1. Строительство и архитектура: При проектировании зданий и структур учитывается тепловое расширение материалов, таких как металлы, бетон и камень. Несоблюдение этого фактора может привести к разрушению или деформации конструкции из-за изменения объема материала при изменении температуры.

2. Железнодорожный и дорожный транспорт: Рельсы железнодорожных путей и дорожные покрытия также подвержены воздействию температурных изменений. Если не учесть тепловое расширение, то могут возникнуть трещины, деформации и проблемы с движением транспорта.

3. Трубопроводы: В системах водоснабжения, отопления и других трубопроводах тепловое расширение учитывается для предотвращения повреждений труб и соединительных элементов. Используются компенсаторы, гибкие соединения и специальные технические решения.

4. Электроника: Электронные компоненты и полупроводники также могут менять свои характеристики при изменении температуры. Это учитывается при проектировании и производстве электронных устройств.

5. Изготовление металлических изделий: При изготовлении металлических изделий, таких как детали машин и оборудования, учитывается тепловое расширение материалов, чтобы избежать деформации или неправильного соединения деталей.

6. Кухонная техника: При производстве кухонной техники (например, духовок) учитывается тепловое расширение материалов, чтобы предотвратить деформации и обеспечить надлежащее функционирование.

7. Стекло: Также стекло может расширяться при изменении температуры. Это учитывается при установке стеклянных панелей в зданиях и автомобилях.

Все эти примеры демонстрируют, как в быту и технике тщательно учитывается тепловое расширение твердых тел и жидкостей для обеспечения надежной и безопасной работы материалов и устройств.