Digitální učební materiál Autor: Ing. Bc. Pavel Kolář Předmět/vzdělávací oblast: Základy přírodních věd - Fyzika Tematická oblast: Termika Téma: Teplotní délková roztažnost Ročník: 2. Datum vytvoření: září 2013 Název: VY_32_INOVACE_08.2.03.FYZ Anotace: Změna délky těles v závislosti na teplotě. Teplotní dilatace v praxi. Metodický pokyn: Prezentace je primárně určena ke zkvalitnění výuky v hodinách fyziky, ale může být využita i k samostudiu nebo pro distanční formu vzdělávání. Otázky na konci tématu ověří u žáků pochopení probíraného učiva. Materiál vyžaduje použití multimediálních prostředků (PC a dataprojektoru).

Teplotní délková roztažnost (Teplotní dilatace)

Teplotní délková roztažnost Při změně teploty se mění délka tělesa; U předmětů, u kterých převládá jeden rozměr (délka); tyče; trubky; kolejnice; dráty; struny.

 l – prodloužení; l1 – počáteční délka; l2 – konečná délka; Teplotní délková roztažnost Při zahřívání tyče dojde k jejímu prodloužení;  l – prodloužení; l1 – počáteční délka; l2 – konečná délka;

Prodloužení Prodloužení tyče: Je přímo úměrné její počáteční délce l1; Závisí na materiálu z něhož je těleso vyrobeno ( - součinitel teplotní délkové roztažnosti); Závisí na změně teploty  t ( t = t2 – t1).

Prodloužení Jak se změní délka 200 m dlouhého měděného drátu, klesne-li jeho teplota ze 30 °C na -20 °C? Známe: l1 = 200 m; t1 = 30 °C; t2 = -20 °C; V tabulkách nalezneme součinitel  pro měď:  = 1,7.10-5 K-1; Vypočteme: Měděný drát se při ochlazení o 50 °C zkrátí o 17 cm.

Prodloužení Prodloužení tyče: Konečná dálka tyče po zahřátí:

Obrázek 3.1. Prověšení vodičů vysokého napětí Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.1. Prověšení vodičů vysokého napětí

Obrázek 3.2. Dilatační mezery mezi kolejnicemi Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.2. Dilatační mezery mezi kolejnicemi

Obrázek 3.3. Pružné uložení silničního mostu Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.3. Pružné uložení silničního mostu

Obrázek 3.4. Dilatace betonové mostní konstrukce Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.4. Dilatace betonové mostní konstrukce

Obrázek 3.5. Dilatační smyčka dálkového parovodu Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.5. Dilatační smyčka dálkového parovodu

Obrázek 3.6. Pružné uchycení trubek Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.6. Pružné uchycení trubek

Obrázek 3.7. Bimetalový teploměr Teplotní délková roztažnost v praxi Obrázek 3.7. Bimetalový teploměr

Shrnutí nejdůležitějších poznatků S rostoucí teplotou se délka tyče prodlužuje, pokud tyč ochladíme, dojde k jejímu zkrácení; Prodloužení tyče je přímo úměrné počáteční délce tyče l1 , materiálu z něhož je tyč vyrobena  a změně teploty  t; Teplotní délkovou roztažnost těles je nutné zohlednit při návrhu a konstrukci zařízení, strojů a staveb.

Otázky a úkoly Proč se dráty elektrického vedení nechávají mezi stožáry prověšené? Aby se v zimě nepřetrhly, když klesá teplota a dochází k jejich zkracování. Přeladí se housle, když je přeneseme do chladné místnosti? Ano. Dojde ke zkrácení strun a housle budou vydávat vyšší tóny. Dříve se mezi kolejnicemi na železničních tratích nechávaly mezery. Na moderních železničních koridorech, jsou ale kolejnice svařeny dohromady. Jak je v tomto případě vyřešena teplotní roztažnost? Kolejnice jsou k pražcům uchyceny pružnými sponami, které umožňují jejich dilataci.

Otázky a úkoly Co je to bimetal a na jakém principu je založen? Bimetal (dvojkov) vznikne spojením dvou kovů s různou teplotní roztažností. Při zahřátí se jeden kov prodlužuje více než druhý, čímž dojde k ohybu bimetalu. Uveďte další praktické příklady teplotní délkové roztažnosti. Například přesnost měření kovovým pásmem je ovlivněna teplotní délkovou roztažností použitého měřidla.

Použité zdroje LEPIL, Oldřich, BEDNAŘÍK, Milan, HÝBLOVÁ, Radmila. Fyzika pro střední školy I. 4. vyd. Praha: Prometheus, 2004, 266 s. Učebnice pro střední školy. ISBN 80-7196-184-1. BEDNAŘÍK, Milan, KUNZOVÁ, Vlasta, SVOBODA, Emanuel. Fyzika II pro studijní obory SOU. 1. vyd. Praha: SPN, 1986, 216 s. Učebnice pro střední školy. Autorem obrázků, pokud není uvedeno jinak, je autor výukového materiálu.