Amerika Birleşik Devletleri'nden bilim adamlarının yaptığı araştırmalar, ısıtıldığında büzülme eğilimi gösteren malzemenin, başka hiçbir maddede gözlemlenmeyen özel bir tür atomik titreşimle ayırt edildiğini gösterdi.

Tipik olarak ısı, maddelerin genleşmesine neden olur. Ancak ısıtıldığında büzülme eğilimi gösteren veya bilim dünyasında dedikleri gibi negatif bir termal genleşme katsayısına sahip bazı kristalli maddeler vardır. Bu tür malzemeler büyük pratik öneme sahiptir: örneğin diş dolgularının üretimi için günümüzün geleneksel malzemeleri, teleskop aynaları ve geniş bir sıcaklık aralığında sabit boyutlara sahip olması gereken diğer nesnelerle birleştirilebilirler. Böyle bir maddenin iyi bir örneği, binlerce derecelik bir aralıkta Kelvin derecesi başına %0,001'lik bir sıkıştırma sergileyen zirkonyum tungstattır (ZrW 2 O 8). Zirkonyum tungstatın geometrik modeline göre, maddenin kristal yapısının oluşturulduğu tetrahedra ve oktahedra katı kalır, ancak ısıtıldığında kendi eksenleri etrafında dönebilir, bu da içindeki kıvrımların oluşması nedeniyle malzemenin hacmini azaltır. yapı. Bu kristal yapılar, sert titreşim modları olarak adlandırılanları oluşturur.

Negatif termal genleşme katsayısına sahip madde sınıfının temsilcilerinden birinde, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden (ABD) bilim adamları yakın zamanda kristal kafesin daha önce gözlemlenmemiş titreşimlerini keşfettiler. Bu salınımları mekanik açıdan hayal edersek, salınımların parametrelerini belirleyen "atomik yayın" sertliği, bu durumda klasik durumun aksine "yay" gerildiğinde artar. Bu "etkin sertliğin" sabit kaldığı atomik salınımlar. Çalışmanın ayrıntılı sonuçları dergide yayımlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.

Bilim adamlarına göre katı titreşim modları modellenirken, tek tek nesnelerin hareketlerini kontrol eden kuvvetler genellikle dikkate alınmıyor. Bunun nedeni, bu tür kristallerde kompleksin içindeki kuvvetleri hesaplamanın son derece zor olmasıdır. Aynı zirkonyum tungstatta, kristalin içinde periyodik olarak tekrarlanan birim hücre 44 atom içerir. Ancak son zamanlarda bilim adamları, skandiyum triflorür bileşiğinin (ScF 3), 10 ila 1100 derece Kelvin sıcaklık aralığında zirkonyum tungstat ile karşılaştırılabilir özelliklere sahip olduğunu keşfettiler. Bu maddenin kristalinin birim hücresinde yalnızca 4 atom vardır ve bunların etkileşimlerinin analiz edilmesi çok daha kolaydır.

Skandiyum triflorürün birim hücresi içinde etkili olan kuvvetleri değerlendirmek için araştırmacılar, nötron saçılımını kullanarak kristal kafesin titreşim spektrumunu değerlendirdiler. Özellikle kafes içindeki çeşitli titreşim modlarının rezonans frekansıyla ilgilendiler. Ölçümler 7 ila 750 derece Kelvin aralığında yapıldı. Beklendiği gibi, çoğu titreşim modu pratik olarak rezonans frekanslarını sıcaklık değişimleriyle değiştirmedi. Ancak modlardan biri şaşırtıcı bir şekilde rezonans frekansını yüksek frekans bölgesine kaydırdı, sanki sertliği sıcaklık arttıkça artıyormuş gibi.

Tanımlanan fenomeni hesapladıktan sonra bilim adamları çoğu titreşim modunda potansiyel enerjinin atomlar arasındaki mesafenin karesiyle orantılı olarak arttığını keşfettiler. Ancak bireysel modlar için mesafenin dördüncü kuvvetine bağımlılık vardır. Bu varsayım, nötron saçılması sırasında ortaya çıkan deneysel gerçeklerle tamamen doğrulandı.

Keşfedilen dördüncü derece titreşimler, kristal fiziğinin çok büyük ve keşfedilmemiş bir alanını temsil eder, çünkü daha yüksek titreşim modları, diğer maddelerin özelliklerinde de belirli bir rol oynayabilir; Potansiyel olarak bu alandaki araştırmalar yeni termal özelliklere sahip malzemelerin geliştirilmesine yol açabilir. Üstelik bilim insanları, keşiflerinin, ısıtıldığında küçülen maddelerin davranışlarına ilişkin mevcut teorilerin değiştirilmesi ihtiyacını gerektirebileceğine inanıyor.

Haber Fiziği'nin tüm kategorileri hibeler, olimpiyatlar, yarışmalar ve burslarla yapılıyor biliyor musunuz... cihazlar, bilimsel ve teknik gelişmeler, yazılım ürünleri, konferanslar, seminerler, okullar ve fizikçilerin forumları dergimizin şaka haberleri NASA REOLOJİ ASTROFİZİK DENEYİ NANOTEKNOLOJİ KEŞİF LAZER TEKNOLOJİSİ MANYETİZMA KUANTUM SİSTEMLERİ SÜPERİLETKENLİK FULLERENLER VE NANOTÜPLER EKOLOJİ ROBOTİK JEOFİZİK BİYOFİZİK ELEKTRONİK AKIŞKAN DİNAMİĞİ OPTİK METROLOJİ FİZİK TEMEL PARÇACIKLAR SPINTRONİK Nispeten basit kristal yapıya sahip toz halindeki bir maddenin negatif termal genleşmesi Çoğu malzeme ısıtıldığında genleşir, ancak farklı davranan birkaç benzersiz madde de vardır. Caltech mühendisleri ilk kez bu ilgi çekici malzemelerden biri olan skandiyum triflorürün (ScF3) ısıtıldığında nasıl küçüldüğünü keşfettiler. Bu keşif, her tür maddenin davranışının daha derinlemesine anlaşılmasına yol açacak ve aynı zamanda benzersiz özelliklere sahip yeni malzemelerin yaratılmasına da olanak tanıyacak. Isıtıldığında genleşmeyen malzemeler yalnızca bilimsel bir merak değildir. Sıcaklık dalgalansa bile son derece hassas kalması gereken saatler gibi yüksek hassasiyetli mekanizmalar gibi çeşitli uygulamalarda faydalıdırlar. Katı maddeler ısıtıldığında ısının çoğu atomik titreşimler nedeniyle kaybolur. Sıradan malzemelerde bu titreşimler atomları birbirinden uzaklaştırarak malzemenin genişlemesine neden olur. Ancak bazı maddelerin ısıtıldıklarında büzülmelerine neden olan benzersiz kristal yapıları vardır. Bu özelliğe negatif termal genleşme denir. Ne yazık ki, bu kristal yapılar çok karmaşıktır ve bilim adamları şimdiye kadar atomik titreşimlerin malzemenin boyutunun küçülmesine nasıl neden olduğunu görememişlerdir. Bu arada ısıtıldığında gazların genleşmesinden bahsetmeyeceğiz, soğuk mevsimlerde her odada konforlu koşulların sağlanması için rahatlıkla kullanılır ve termal perdeler bunu sağlar. Toz hakkında konuşacağız. Bu durum, nispeten basit bir kristal yapıya sahip toz halindeki bir madde olan ScF3'teki negatif termal genleşmenin 2010 yılında keşfedilmesiyle değişti. Amerikalı bilim insanları, atomların ısıya maruz kaldığında nasıl titreştiğini anlamak için her atomun davranışını simüle edecek bir bilgisayar kullandılar. Malzemenin özellikleri Tennessee'deki ORNL kompleksinin nötron laboratuvarında da incelendi. Çalışmanın sonuçları ilk kez malzemenin nasıl sıkıştırıldığına dair net bir resim sağladı. Bu süreci anlayabilmek için skandiyum ve flor atomlarını birbirine yaylarla bağlı toplar olarak hayal etmek gerekir. Daha hafif olan flor atomu, daha ağır olan iki skandiyum atomuna bağlanır. Sıcaklık arttıkça, tüm atomlar çeşitli yönlerde sallanmaya başlar, ancak flor atomu ve iki skandiyum atomunun doğrusal düzeni nedeniyle, ilki, yaylara dik yönlerde daha fazla titreşir. Her titreşimde flor, skandiyum atomlarını birbirine doğru çeker. Bu durum malzemenin her yerinde meydana geldiğinden boyut olarak küçülür. En büyük sürpriz, güçlü titreşimler sırasında flor atomunun enerjisinin dördüncü yer değiştirme kuvvetiyle (dördüncü kuvvet titreşimi veya iki dereceli titreşim) orantılı olmasıydı. Üstelik çoğu malzeme, yayların ve sarkaçların ileri geri hareketi gibi harmonik (ikinci dereceden) titreşimlerle karakterize edilir. Keşfin yazarlarına göre, daha önce kristallerde neredeyse saf bir dördüncü derece kuantum osilatörü kaydedilmemişti. Bu, gelecekte ScF3'ün incelenmesinin benzersiz termal özelliklere sahip malzemeler oluşturmayı mümkün kılacağı anlamına geliyor.

Isıtıldığında bir cismin doğrusal boyutlarında meydana gelen değişiklik, sıcaklıktaki değişiklikle orantılıdır.

Maddelerin büyük çoğunluğu ısıtıldığında genleşir. Bu, mekanik ısı teorisi açısından kolayca açıklanabilir, çünkü ısıtıldığında bir maddenin molekülleri veya atomları daha hızlı hareket etmeye başlar. Katılarda atomlar, kristal kafes içindeki ortalama konumları etrafında daha büyük genlikle titremeye başlarlar ve daha fazla boş alana ihtiyaç duyarlar. Sonuç olarak vücut genişler. Benzer şekilde, serbest moleküllerin termal hareket hızının artması nedeniyle sıvılar ve gazlar çoğunlukla artan sıcaklıkla genleşir ( santimetre. Boyle-Mariotte Yasası, Charles Yasası, İdeal Gaz Denklemi).

Termal genleşmenin temel yasası, doğrusal büyüklükteki bir cismin L sıcaklığı Δ arttığında karşılık gelen boyutta TΔ kadar genişler L, şuna eşit:

Δ L = aLΔ T

Nerede α — sözde doğrusal termal genleşme katsayısı. Bir cismin alanı ve hacmindeki değişiklikleri hesaplamak için de benzer formüller mevcuttur. Sunulan en basit durumda, termal genleşme katsayısı ne sıcaklığa ne de genleşme yönüne bağlı olmadığında, madde yukarıdaki formüle tam olarak uygun olarak her yönde eşit şekilde genişleyecektir.

Mühendisler için termal genleşme hayati bir olgudur. Karasal iklime sahip bir şehirde nehir üzerine çelik köprü tasarlanırken, yıl boyunca -40°C'den +40°C'ye kadar olası sıcaklık değişimlerini hesaba katmamak mümkün değildir. Bu tür farklılıklar köprünün toplam uzunluğunun birkaç metreye kadar değişmesine neden olacak ve köprünün yazın şişmemesi ve kışın güçlü çekme yüklerine maruz kalmaması için tasarımcılar köprüyü ayrı bölümlerden oluşturup bunları birbirine bağlayacak özel ile termal tampon bağlantıları Bunlar birbirine geçen ancak sıkı bir şekilde bağlı olmayan, sıcakta sıkı bir şekilde kapanan ve soğukta oldukça geniş bir şekilde ayrılan diş sıralarıdır. Uzun bir köprüde bu tamponlardan çok sayıda bulunabilir.

Ancak tüm malzemeler, özellikle de kristal katılar, her yöne eşit şekilde genleşmez. Ve tüm malzemeler farklı sıcaklıklarda eşit şekilde genleşmez. İkinci türün en çarpıcı örneği sudur. Su soğuduğunda çoğu madde gibi önce büzülür. Ancak +4°C'den 0°C donma noktasına kadar su soğutulduğunda genleşmeye, ısıtıldığında ise büzülmeye başlar (yukarıdaki formül açısından bakıldığında 0°C ile 0°C arasındaki sıcaklık aralığında diyebiliriz) +4°C suyun termal genleşme katsayısı α negatif bir değer alır). Bu ender etki sayesinde, dünyadaki denizler ve okyanuslar en şiddetli donlarda bile dibe kadar donmazlar: +4°C'den daha soğuk olan su, daha sıcak olandan daha az yoğun hale gelir ve yüzeye doğru yüzerek suyun yerini bir sıcaklık alır. tabana doğru +4°C'nin üzerinde.

Buzun özgül yoğunluğunun suyun yoğunluğundan daha düşük olması, gezegenimizdeki yaşamın varlığını borçlu olduğumuz suyun bir başka (bir öncekiyle ilişkili olmasa da) anormal özelliğidir. Bu etki olmasaydı, buzlar nehirlerin, göllerin ve okyanusların dibine çökecek ve bunlar da yine donarak tüm canlıları öldürecekti.

yol göstermek...

11.11.2011 Cum, 15:58, Moskova saati

Çoğu malzeme ısıtıldığında genleşir, ancak farklı davranan birkaç benzersiz madde de vardır. Caltech mühendisleri ilk kez bu ilgi çekici malzemelerden biri olan skandiyum triflorürün (ScF3) ısıtıldığında nasıl küçüldüğünü keşfettiler.

Bu keşif, her tür maddenin davranışının daha derinlemesine anlaşılmasına yol açacak ve aynı zamanda benzersiz özelliklere sahip yeni malzemelerin yaratılmasına da olanak tanıyacak. Isıtıldığında genleşmeyen malzemeler yalnızca bilimsel bir merak değildir. Sıcaklık dalgalansa bile son derece hassas kalması gereken saatler gibi yüksek hassasiyetli mekanizmalar gibi çeşitli uygulamalarda faydalıdırlar.

Katı maddeler ısıtıldığında ısının çoğu atomik titreşimler nedeniyle kaybolur. Sıradan malzemelerde bu titreşimler atomları birbirinden uzaklaştırarak malzemenin genişlemesine neden olur. Ancak bazı maddelerin ısıtıldıklarında büzülmelerine neden olan benzersiz kristal yapıları vardır. Bu özelliğe negatif termal genleşme denir. Ne yazık ki, bu kristal yapılar çok karmaşıktır ve bilim adamları şimdiye kadar atomik titreşimlerin malzemenin boyutunun küçülmesine nasıl neden olduğunu görememişlerdir.

Hata 404: Sayfa bulunamıyor.

Bu, aşağıdaki nedenlerden birinden dolayı gerçekleşmiş olabilir:

– sayfa adresini (URL) yazarken hata oluştu
– “bozuk” (çalışmayan, yanlış) bir bağlantıyı takip etmek
– talep edilen sayfa sitede hiç yer almamış veya silinmiş

Yapabilirsiniz:

– tarayıcının Geri düğmesini kullanarak geri dönün
– sayfa adresinin (URL) doğru yazılışını kontrol edin
– site haritasını kullanın veya ana sayfaya gidin

Bu durum, nispeten basit bir kristal yapıya sahip toz halindeki bir madde olan ScF3'teki negatif termal genleşmenin 2010 yılında keşfedilmesiyle değişti. Amerikalı bilim insanları, atomların ısıya maruz kaldığında nasıl titreştiğini anlamak için her atomun davranışını simüle edecek bir bilgisayar kullandılar. Malzemenin özellikleri Tennessee'deki ORNL kompleksinin nötron laboratuvarında da incelendi.

Çalışmanın sonuçları ilk kez malzemenin nasıl sıkıştırıldığına dair net bir resim sağladı. Bu süreci anlayabilmek için skandiyum ve flor atomlarını birbirine yaylarla bağlı toplar olarak hayal etmek gerekir. Daha hafif olan flor atomu, daha ağır olan iki skandiyum atomuna bağlanır. Sıcaklık arttıkça, tüm atomlar çeşitli yönlerde sallanmaya başlar, ancak flor atomu ve iki skandiyum atomunun doğrusal düzeni nedeniyle, ilki, yaylara dik yönlerde daha fazla titreşir. Her titreşimde flor, skandiyum atomlarını birbirine doğru çeker. Bu durum malzemenin her yerinde meydana geldiğinden boyut olarak küçülür.

En büyük sürpriz, güçlü titreşimler sırasında flor atomunun enerjisinin dördüncü yer değiştirme kuvvetiyle (dördüncü kuvvet titreşimi veya iki dereceli titreşim) orantılı olmasıydı. Üstelik çoğu malzeme, yayların ve sarkaçların ileri geri hareketi gibi harmonik (ikinci dereceden) titreşimlerle karakterize edilir.

Keşfin yazarlarına göre, daha önce kristallerde neredeyse saf bir dördüncü derece kuantum osilatörü kaydedilmemişti. Bu, gelecekte ScF3'ün incelenmesinin benzersiz termal özelliklere sahip malzemeler oluşturmayı mümkün kılacağı anlamına geliyor.

Isının etkisi altında parçacıkların kaotik hareketlerini hızlandırdığı bilinmektedir. Bir gazı ısıtırsanız, onu oluşturan moleküller birbirlerinden uzaklaşır. Isıtılan sıvının önce hacmi artacak, sonra buharlaşmaya başlayacaktır. Katı maddelere ne olacak? Her biri toplanma durumunu değiştiremez.

Termal Genleşme: Tanım

Termal genleşme, sıcaklıktaki değişikliklerle cisimlerin boyut ve şeklindeki değişikliktir. Matematiksel olarak, gazların ve sıvıların değişen dış koşullar altındaki davranışlarını tahmin etmemizi sağlayan hacimsel genleşme katsayısını hesaplamak mümkündür. Katılar için de aynı sonuçları elde etmek için, fizikçilerin bu tür araştırmalara bütün bir bölümü ayırdıklarını ve buna dilatometri adını verdiklerini dikkate almak gerekir.

Mühendisler ve mimarlar binaları, yolları ve boruları tasarlamak için farklı malzemelerin yüksek ve düşük sıcaklıklar altındaki davranışları hakkında bilgiye ihtiyaç duyarlar.

Gazların genişlemesi

Gazların termal genleşmesine uzaydaki hacimlerinin genişlemesi eşlik eder. Bu, eski zamanlarda doğa filozofları tarafından fark edilmişti, ancak yalnızca modern fizikçiler matematiksel hesaplamalar yapabildiler.

Her şeyden önce bilim adamları, onlara uygulanabilir bir görev gibi göründüğü için havanın genişlemesiyle ilgilenmeye başladılar. O kadar şevkle işe koyuldular ki, oldukça çelişkili sonuçlar elde ettiler. Doğal olarak bilim camiası bu sonuçtan memnun değildi. Ölçümün doğruluğu kullanılan termometrenin tipine, basınca ve diğer birçok koşula bağlıydı. Hatta bazı fizikçiler gazların genleşmesinin sıcaklıktaki değişikliklere bağlı olmadığı sonucuna bile vardılar. Yoksa bu bağımlılık tam değil mi?

Dalton ve Gay-Lussac'ın eserleri

Eğer He ve başka bir fizikçi Gay-Lussac aynı anda, birbirinden bağımsız olarak aynı ölçüm sonuçlarını elde edemeseydi, fizikçiler sesleri kısılana kadar tartışmaya devam edecek ya da ölçüm yapmayı bırakacaklardı.

Bu kadar farklı sonuçların nedenini bulmaya çalışan Lussac, deney sırasında bazı cihazların içinde su bulunduğunu fark etti. Doğal olarak ısıtma işlemi sırasında buhara dönüştü ve incelenen gazların miktarını ve bileşimini değiştirdi. Bu nedenle bilim adamının yaptığı ilk şey, deneyi gerçekleştirmek için kullandığı tüm aletleri iyice kurutmak ve incelenen gazdaki minimum nem yüzdesini bile ortadan kaldırmaktı. Tüm bu manipülasyonlardan sonra ilk birkaç deneyin daha güvenilir olduğu ortaya çıktı.

Dalton bu konu üzerinde meslektaşından daha uzun süre çalıştı ve sonuçları 19. yüzyılın başında yayınladı. Havayı sülfürik asit buharıyla kuruttu ve ardından ısıttı. Bir dizi deneyden sonra John, tüm gazların ve buharın 0,376 kat genişlediği sonucuna vardı. Lussac 0,375 sayısını buldu. Bu çalışmanın resmi sonucu oldu.

Su buharı basıncı

Gazların termal genleşmesi elastikiyetlerine, yani orijinal hacimlerine dönebilme yeteneklerine bağlıdır. On sekizinci yüzyılın ortalarında bu konuyu araştıran ilk kişi Ziegler'di. Ancak deneylerinin sonuçları çok farklıydı. Yüksek sıcaklıklar için babamın kazanı, düşük sıcaklıklar için barometre kullanılarak daha güvenilir rakamlar elde edildi.

18. yüzyılın sonunda Fransız fizikçi Prony, gazların esnekliğini tanımlayacak tek bir formül elde etmeye çalıştı, ancak bunun çok hantal ve kullanılması zor olduğu ortaya çıktı. Dalton, tüm hesaplamaları bir sifon barometresi kullanarak ampirik olarak test etmeye karar verdi. Tüm deneylerde sıcaklığın aynı olmamasına rağmen sonuçlar oldukça doğruydu. Bu yüzden bunları fizik ders kitabında tablo halinde yayınladı.

Buharlaşma teorisi

Gazların termal genleşmesi (fiziksel bir teori olarak) çeşitli değişikliklere uğramıştır. Bilim insanları buhar üreten süreçlerin temeline inmeye çalıştı. Zaten tanınmış fizikçi Dalton burada bir kez daha öne çıktı. Bu tankta (oda) başka bir gaz veya buhar bulunup bulunmadığına bakılmaksızın, herhangi bir alanın gaz buharına doymuş olduğu hipotezini öne sürdü. Bu nedenle sıvının yalnızca atmosferik havayla temas etmesiyle buharlaşmayacağı sonucuna varılabilir.

Sıvının yüzeyindeki hava kolonunun basıncı, atomlar arasındaki boşluğu arttırır, onları parçalayıp buharlaştırır, yani buhar oluşumunu teşvik eder. Ancak yerçekimi kuvveti buhar molekülleri üzerinde etkili olmaya devam ediyor, bu nedenle bilim adamları atmosfer basıncının sıvıların buharlaşması üzerinde hiçbir etkisinin olmadığına inanıyorlardı.

Sıvıların genleşmesi

Sıvıların termal genleşmesi, gazların genleşmesine paralel olarak incelenmiştir. Aynı bilim adamları bilimsel araştırmalarla ilgileniyorlardı. Bunu yapmak için termometreler, aerometreler, iletişim kapları ve diğer araçları kullandılar.

Tüm deneyler birlikte ve her biri ayrı ayrı Dalton'un homojen sıvıların ısıtıldıkları sıcaklığın karesiyle orantılı olarak genişlediği teorisini çürüttü. Elbette sıcaklık ne kadar yüksek olursa sıvının hacmi de o kadar büyük olur, ancak aralarında doğrudan bir ilişki yoktu. Ve tüm sıvıların genleşme hızı farklıydı.

Örneğin suyun termal genleşmesi sıfır santigrat derecede başlar ve sıcaklık azaldıkça devam eder. Daha önce, bu tür deneysel sonuçlar, genişleyen şeyin suyun kendisi değil, daraldığı kabın bulunduğu gerçeğiyle ilişkilendiriliyordu. Ancak bir süre sonra fizikçi DeLuca nihayet sebebin sıvının kendisinde aranması gerektiği fikrine vardı. En büyük yoğunluğunun sıcaklığını bulmaya karar verdi. Ancak bazı detayları gözden kaçırdığı için başarısız oldu. Bu fenomeni inceleyen Rumfort, suyun maksimum yoğunluğunun 4 ila 5 santigrat derece aralığında gözlendiğini buldu.

Gövdelerin termal genleşmesi

Katılarda genişlemenin ana mekanizması kristal kafesin titreşim genliğindeki değişikliktir. Basit bir ifadeyle, malzemeyi oluşturan ve birbirine sıkı bir şekilde bağlı olan atomlar "titremeye" başlar.

Cisimlerin termal genleşme yasası şu şekilde formüle edilmiştir: dT ile ısıtma sürecinde L doğrusal boyutuna sahip herhangi bir cisim (delta T, başlangıç ​​​​sıcaklığı ile son sıcaklık arasındaki farktır), dL (delta L) miktarı kadar genişler doğrusal termal genleşme katsayısının nesnenin uzunluğuna ve sıcaklık farkına göre türevidir). Bu, vücudun aynı anda her yöne genişlediğini varsayılan olarak hesaba katan bu yasanın en basit versiyonudur. Ancak pratik çalışmalar için çok daha hantal hesaplamalar kullanılıyor, çünkü gerçekte materyaller fizikçiler ve matematikçiler tarafından modellenenlerden farklı davranıyor.

Demiryolu termal genleşmesi

Fizik mühendisleri her zaman demiryolu raylarının döşenmesinde yer alırlar, çünkü rayların ısıtıldığında veya soğutulduğunda deforme olmaması için ray bağlantıları arasında ne kadar mesafe olması gerektiğini doğru bir şekilde hesaplayabilirler.

Yukarıda bahsedildiği gibi termal doğrusal genleşme tüm katılar için geçerlidir. Ve demiryolu da bir istisna değildi. Ama bir detay var. Vücut sürtünmeden etkilenmediği sürece doğrusal değişim serbestçe gerçekleşir. Raylar traverslere sıkı bir şekilde tutturulmuştur ve bitişik raylara kaynaklanmıştır, bu nedenle uzunluktaki değişikliği açıklayan yasa, doğrusal ve alın dirençleri biçimindeki engellerin aşılmasını dikkate alır.

Ray uzunluğunu değiştiremezse, sıcaklıktaki bir değişiklikle birlikte, onu gerebilecek veya sıkıştırabilecek termal stres artar. Bu olay Hooke yasasıyla açıklanmaktadır.