Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_32_03 Název materiáluTeplotní roztažnost pevných těles AutorMgr. Petr Lintner Tematická oblastFyzika Tematický okruhMolekulová fyzika a termika Ročník2 Datum tvorbyúnor 2014 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Teplotní roztažnost pevných těles

Při změně teploty pevných těles dochází ke změně jejich rozměrů. Rozměry těles z převážné většiny pevných látek se s rostoucí teplotou zvětšují. Fyzikální jev spočívající ve změně rozměrů tělesa při změně jeho teploty se nazývá teplotní roztažnost. V případě těles, u kterých jeden rozměr výrazně převládá nad ostatními (např. tyče, dráty, kolejnice, potrubí), zkoumáme teplotní délkovou roztažnost. Uvažujeme-li teplotní změny všech rozměrů tělesa, zkoumáme teplotní objemovou roztažnost.

Délková teplotní roztažnost Prodloužení tyče je přímo úměrné počáteční délce tyče a přírůstku její teploty. Z měření vyplývá:

Vztah platí za předpokladu, že teplotní přírůstek není příliš velký a že okolní tlak je konstantní. Konstanta úměrnosti α je veličina závislá na materiálu tělesa (materiálová konstanta), která se nazývá teplotní součinitel délkové roztažnosti. Její jednotkou je K -1. Pro některé látky jsou hodnoty α uvedeny ve fyzikálních tabulkách. Vybrané hodnoty α : Látkahliníkměďželezotitanledbetonskložulapískovec α (K -1 )24∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ,5∙ ,5∙10 -6

Ze vztahu pro prodloužení Δl lze odvodit pro délku l pevného tělesa při teplotě t vztah: Z přesných měření vyplývá, že se teplotní součinitel délkové roztažnosti mění s teplotou. Pro malé teplotní rozdíly (řádově desítky °C) jej však můžeme považovat za konstantní.

Objemová teplotní roztažnost

Veličina β se nazývá teplotní součinitel objemové roztažnosti. Závisí na materiálu tělesa a její jednotkou je K -1. Pro pevné těleso z izotropní látky platí Otvory a dutiny v pevných tělesech mění své objemy se změnou teploty stejně, jako by byly vyplněny látkou, jíž jsou tato tělesa tvořena.

Otázky a úkoly: 1.Uveďte a popište příklady, kde se projevuje teplotní roztažnost pevných těles. 2.Ponoříme-li sklenici s horkou vodou do nádoby se studenou vodou, obvykle sklenice praskne. Vysvětlete tento jev. 3.Pro dosažení co nejpevnějšího spojení se při nýtování nýty nahřívají. Vysvětlete fyzikální princip tohoto postupu.

Použité zdroje: BARTUŠKA, Karel. Fyzika pro gymnázia: Molekulová fyzika a termika. 2. vyd. Praha: Prometheus, 1994, 254 s. ISBN SVOBODA, Emanuel aj. Přehled středoškolské fyziky. 4. upravené vydání. Praha: Prometheus, s. ISBN