14. Aine laajenee lämmetessään Tavoitteet ja sisällöt Aineen lämpölaajeneminen eri olomuodoissa pituuden lämpölaajeneminen lämmönjohteet ja -eristeet
Lämpölaajeneminen Aine laajenee, kun sitä lämmitetään (kutistuu, kun lämpötila laskee) Tärkeää huomioida rakentamisessa Käytetään hyödyksi esimerkiksi: Nestelämpömittari Kaksoismetallimittari Junan pyörän kiinnittäminen akseliin 13.4.2017
Olomuodon vaikutus laajenemiseen Kaasu laajenee eniten, kiinteä aine vähiten Vesi poikkeus: veden tilavuus laskee 0 C - 4 C välillä, jonka jälkeen tilavuus kasvaa Kaksoismetalliliuskassa on liitetty yhteen kahta erilaista metallia Taipuu lämmitettäessä, koska metalleilla on erilainen kyky laajeta Kummalla metalleista on suurempi kyky laajentua? 13.4.2017 3
Lämmönjohteet ja -eristeet Aineet, jotka johtavat hyvin lämpöä, ovat lämmönjohteita Esim. metallit Aineet, jotka johtavat lämpöä huonosti, ovat lämmöneristeitä Esim. ilma 13.4.2017 4
Pituuden lämpölaajeneminen Pituuden lämpölaajeneminen saadaan laskettua kaavalla: Δl = α · l · Δt, missä α = pituuden lämpötilakerroin, 1/C Δl = pituuden muutos, m l = alkuperäinen pituus, m Δt = lämpötilan muutos, C (loppulämpötila – alkulämpötila) 13.4.2017 5
Laskuesimerkki 1 Laske, kuinka paljon Näsinneulan pituus vaihtelee, kun lämpötila muuttuu vuoden aikana 64 C? Ratkaisu: α = 0,000012 1/C (betoni) l = 124 m (kattokorkeus) Δt = 64 C Δl = ? Δl = α · l · Δt = 0,000012 1/C · 124 m · 64 C = 0,095232 m 9,5 cm 13.4.2017 6
Laskuesimerkki 2 Laske, kuinka paljon 77 m pitkän teräksisen sillan pituus vaihtelee, kun lämpötila muuttuu -18 C:sta 34 C:een? Ratkaisu: α = 0,000012 1/C (teräs) l = 77 m Δt = 34 C - (-18 C) = 52 C Δl = ? Δl = α · l · Δt = 0,000012 1/C · 77 m · 52 C = 0,048048 m 4,8 cm 13.4.2017 7