Rafał Grygier W.I.i I.Ś. gr. 1.1.

Ciała stałe i ciekłe przy ogrzewaniu rozszerzają się, ich wymiary wzrastają wraz ze wzrostem temperatury. Jest to spowodowane wzmożeniem ruchów drgających atomów i cząsteczek przy ogrzewaniu i związanym z tym zwiększeniem się odległości międzyatomowych i międzycząsteczkowych w ciałach stałych i cieczach.

By ująć ilościowo zjawisko rozszerzalności, posługujemy się w przypadku ciał stałych o kształcie prętów pojęciem współczynnika rozszerzalności liniowej, ponieważ dostrzegalne rozszerzenie zachodzi wówczas głównie w kierunku długości. W przypadku cieczy posługujemy się pojęciem współczynnika rozszerzalności objętościowej. Współczynnikiem rozszerzalności liniowej ciała w temperaturze t nazywamy wielkość

Przy czym: l₀ - oznacza długość ciała w temperaturze 0⁰C, l - przyrost długości,

t - przyrost temperatury

Przy zahamowaniu termicznego wydłużenia powstają wewnątrz ciał duże naprężenia zwane termicznymi. z porównania przyrostu długości z prawa Hooke’a

oraz przyrostu temperaturowego długości

otrzymać można wzór na naprężenie p którym trzeba przeciwdziałać, aby przy wzroście temperatury o t ciało nie wydłużyło się

U [mV]	l [m]	T [K]	l / l0 * 10^-3	 *10^-5 [K^-1]
1	7	318	0.2	0.8
2	25	343	0.7	1.5
3	41	368	1.2	1.6
4	52	393	1.5	1.5
5	70	413	2.0	1.7
6	90	443	2.7	1.8
7	102	463	3.0	1.8

5. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów wielkości złożonej

Dane zawarte w tabeli poz. 2.

Współczynnik rozszerzalności obliczono ze wzoru:

Przy czy:T₀ - temperatura, którą posiadało ciało przed ogrzewaniem (T₀ =20⁰C =293K)

Dane z tabeli pozycja nr 2.

Średnią wartość współczynnika rozszerzalności obliczono ze wzoru:

Przy pomocy tabeli fizycznych wyznaczono, że próbka została wykonana z miedzi, ponieważ miedź posiada współczynnik rozszerzalności .

Z tychże tablic wyznaczono moduł Younga dla miedzi .

Naprężenie wewnętrzne miedzi dla T=500⁰C obliczono ze wzoru

t = 500⁰C - 20⁰C = 480⁰C = 753 K

8. Uwagi i wnioski

W doświadczeniu odrzucono pierwszy pomiar, ponieważ odbiegał on od pozostałych wyników, więc uznano go za błąd gruby i odrzucono w obliczeniach. Błąd mógł wyniknąć z nierównomiernego nagrzania próbki. Rozszerzalność średnia  daje wynik dość zadawalający, ponieważ rzeczywisty wykres nie jest dokładnie linią prostą, lecz jest przybliżoną do niej, a wartość współczynnika rozszerzalności liniowej  w tabeli jest średnim współczynnikiem rozszerzalności liniowej.

3