Топлотно ширење. Честични састав супстанције

Топлотно ширење

Сва тела се на топлоти шире, а на хладноћи скупљају.
Да би смо разумели зашто је то тако треба да знамо како се понашају молекули у супстанцији.

Агрегатна стања и фазни прелази

Супстанција се у природи најчешће налази у три агрегатна стања: Чврсто, течно и гасовито. Постоји и четврто агргатно стање, плазма. Плазма је у свемиру најчешће агрегатно стање јер улази у састав звезда.

• У чврстом агрегатном стању честице се налазе у угловима кристалне решетке. Они се из тих положаја не померају али ни не мирују него осцилују око равнотежног положаја,
• У течном стању молекули нису везани за неки положај. Међумолекулско растојање је пуно веће и они могу међусобно да мењају места. Слоично лоптицамау дечијим базенима.
• У гасовитом стању молекули се крећу хаотично и на великом су међусобном растојању.

На слици су фазни прелази:
Из чврстог у течно-топљење. Из течног у чврсто-очвршћавање.
Из течног у гасовито -испаравање. Из гасовитог у течно -конденозивање.
Из чврстог у гасовито- сублимација. Из гасовитог у чврсто -ресублимација.

Када се супстанција загрева њени молекули се све брже крећу. Међумолекусо растојање постаје све веће и тела се шире. Топлотно ширење може бити линеарно, када се тело шири само по једној димензији и запреминско ширење када се шири по свим димензијама подједнако.

Бројни су примери топлотног ширења у природи. Жице на бандерима су лети издужене и опуштене, а зими затегнуте. Мостови имају жљебове помоћу којих мост може да се издужи и скупља. Између шина постоји размак због топлотног ширења.

Аномалија воде

Аномалија значи неправилност. Неправилност је то што се једино вода са смањењем температуре шири. Зато се ова појава и назива аномалија воде. Вода се са смањењем температуре до +4^o C скупља, а после тога се шири. Зато је густина леда (900 kg/m³) мања од густине воде (1000kg/m³ )и лед плута на површини. То се дешава зато што се атоми кисеоника и водоника другачије прераспореде у леду.

Погледајте филм о топлотном ширењу и сакупљању материје.

У уређајима који се користе за загревање као што су пегла, бојлер, тостер... користе се биметалне шипке. Оне служе као прекидачи у тим уређајима. Када се шипка загрева шири се, а због различитог ширења два различита метала долази до кривљења шипке. Када се шипка искриви уређај се искључи јер се електрично коло прекине. Када се охлади шипка се исправи електрично коло се поново затвара и одпочиње ново загревање.