Qo'shma Shtatlar olimlari tomonidan olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, qizdirilganda qisqarishga moyil bo'lgan material boshqa hech qanday moddalarda kuzatilmaydigan maxsus turdagi atom tebranishlari bilan ajralib turadi.

Odatda, issiqlik moddalarning kengayishiga olib keladi. Ammo ba'zi kristalli moddalar borki, ular qizdirilganda qisqaradi yoki ular ilmiy dunyoda aytilganidek, termal kengayishning salbiy koeffitsientiga ega. Bunday materiallar katta amaliy ahamiyatga ega: ular, masalan, tish plombalarini ishlab chiqarish uchun bugungi an'anaviy materiallar, teleskoplar uchun nometall va keng harorat oralig'ida qattiq o'lchamlarga ega bo'lishi kerak bo'lgan boshqa ob'ektlar bilan birlashtirilishi mumkin. Bunday moddaning yaxshi namunasi zirkonyum volfram (ZrW 2 O 8) bo'lib, minglab darajalar oralig'ida Kelvin darajasi uchun 0,001% siqishni ko'rsatadi. Tsirkoniy volframning geometrik modeliga ko'ra, moddaning kristalli tuzilishi hosil bo'lgan tetraedr va oktaedr qattiq bo'lib qoladi, lekin qizdirilganda o'z o'qi atrofida aylanishi mumkin, bu uning ichida burmalar hosil bo'lishi sababli material hajmini kamaytiradi. tuzilishi. Ushbu kristalli tuzilmalar qattiq tebranish rejimlarini hosil qiladi.

Termal kengayishning salbiy koeffitsientiga ega bo'lgan moddalar sinfining vakillaridan birida Kaliforniya texnologiya instituti (AQSh) olimlari yaqinda kristall panjaraning ilgari kuzatilmagan tebranishlarini aniqladilar. Agar biz bu tebranishlarni mexanika nuqtai nazaridan tasavvur qilsak, u holda tebranishlar parametrlarini belgilaydigan "atom prujina" ning qattiqligi klassik holatdan farqli o'laroq, bu holda "bahor" cho'zilganida ortadi. atom tebranishlari, bu erda bu "samarali qattiqlik" doimiy bo'lib qoladi. Ishning batafsil natijalari jurnalda chop etildi Jismoniy ko'rib chiqish xatlari.

Olimlarning fikricha, qattiq tebranish rejimlarini modellashtirishda, odatda, alohida jismlarning harakatini boshqaruvchi kuchlar hisobga olinmaydi. Buning sababi shundaki, bunday kristallarda kompleks ichidagi kuchlarni hisoblash juda qiyin. Xuddi shu sirkoniy volfram holatida kristall ichida vaqti-vaqti bilan takrorlanadigan birlik hujayra 44 atomni o'z ichiga oladi. Ammo yaqinda olimlar skandiy triflorid birikmasi (ScF 3) 10 dan 1100 daraja Kelvingacha bo'lgan harorat oralig'ida tsirkoniy volfram bilan taqqoslanadigan xususiyatlarga ega ekanligini aniqladilar. Ushbu moddaning kristalining birlik hujayrasida faqat 4 ta atom mavjud bo'lib, ularning o'zaro ta'sirini tahlil qilish ancha oson.

Skandiy trifloridning birlik xujayrasi ichida harakat qiluvchi kuchlarni baholash uchun tadqiqotchilar neytronlarning tarqalishidan foydalangan holda kristall panjaraning tebranish spektrini baholadilar. Xususan, ularni panjara ichidagi turli tebranish rejimlarining rezonans chastotasi qiziqtirdi. O'lchovlar 7 dan 750 daraja Kelvin oralig'ida amalga oshirildi. Kutilganidek, ko'pchilik tebranish rejimlari harorat o'zgarishi bilan rezonans chastotasini deyarli o'zgartirmadi. Biroq, rejimlardan biri hayratlanarli darajada rezonans chastotasini yuqori chastotali hududga o'tkazdi, go'yo harorat oshishi bilan uning qattiqligi oshgan.

Aniqlangan hodisani hisoblab chiqqandan so'ng, olimlar ko'pchilik tebranish rejimlarida potentsial energiya atomlar orasidagi masofa kvadratiga mutanosib ravishda ortib borishini aniqladilar. Ammo individual rejimlar uchun masofaning to'rtinchi kuchiga bog'liqlik mavjud. Bu taxmin neytronlarning tarqalishi paytida aniqlangan eksperimental faktlar bilan to'liq tasdiqlandi.

Topilgan to'rtinchi darajali tebranishlar kristall fizikasining ulkan va o'rganilmagan sohasini ifodalaydi, chunki tebranishlarning yuqori rejimlari boshqa moddalarning xususiyatlarida ham ma'lum rol o'ynashi mumkin, ya'ni. Ehtimol, bu sohadagi tadqiqotlar yangi issiqlik xususiyatlariga ega bo'lgan materiallarni ishlab chiqishga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, olimlarning fikriga ko'ra, ularning kashfiyoti qizdirilganda qisqaradigan moddalar harakati haqidagi mavjud nazariyalarni o'zgartirish zaruratini keltirib chiqarishi mumkin.

Fizika yangiliklari barcha toifalari grantlar, olimpiadalar, tanlovlar va stipendiyalar orqali amalga oshiriladi, bilasizmi, ... qurilmalar, ilmiy va texnik ishlanmalar dasturiy mahsulotlar konferentsiya, seminarlar, maktablar va fiziklar forumlari jurnalimiz yangiliklarini hazil qiladi. NASA REOLOGIYA ASTROFIZIKA TAJRISI NANOTEXNOLOGIYA KASHFI LAZERLAR TEXNOLOGIYASI MAGNETIZM Kvant TIZIMLARI Supero'tkazuvchanlik FULLERENLAR VA NANOTUBLAR EKOLOGIYA ROBOTIKA GEOFIZIKA EKROFIZIKA DRINOLOGIYA Y FIZIKA ELEMENTARY PARTICLES SPINTRONICS Nisbatan oddiy kristall tuzilishga ega bo'lgan chang moddaning salbiy termal kengayishi Ko'pgina materiallar qizdirilganda kengayadi, ammo o'zini boshqacha tutadigan bir nechta noyob moddalar mavjud. Caltech muhandislari birinchi marta ushbu qiziqarli materiallardan biri skandiy triflorid (ScF3) qizdirilganda qanday qisqarishini aniqladilar. Ushbu kashfiyot barcha turdagi moddalarning xatti-harakatlarini chuqurroq tushunishga olib keladi, shuningdek, noyob xususiyatlarga ega yangi materiallarni yaratishga imkon beradi. Qizdirilganda kengaymaydigan materiallar shunchaki ilmiy qiziqish emas. Ular turli xil ilovalarda, masalan, soatlar kabi yuqori aniqlikdagi mexanizmlarda foydali bo'lib, ular harorat o'zgarganda ham yuqori darajada aniq bo'lib qolishi kerak. Qattiq materiallar qizdirilganda issiqlikning katta qismi atom tebranishlariga yo'qoladi. Oddiy materiallarda bu tebranishlar atomlarni bir-biridan itarib yuboradi, bu esa materialning kengayishiga olib keladi. Biroq, ba'zi moddalar o'ziga xos kristall tuzilmalarga ega bo'lib, ular qizdirilganda qisqarishiga olib keladi. Bu xususiyat salbiy termal kengayish deb ataladi. Afsuski, bu kristall tuzilmalar juda murakkab va olimlar shu paytgacha atom tebranishlari materialning hajmini qanday qilib kichraytirishini ko'ra olmadilar. Aytgancha, biz isitilganda gazlarning kengayishi haqida gapirmaymiz, bu sovuq mavsumda har qanday xonada qulay sharoitlarni ta'minlash uchun qulay ishlatiladi va termal pardalar buni ta'minlaydi. Biz kukun haqida gaplashamiz. Bu 2010 yilda nisbatan oddiy kristall tuzilishga ega bo'lgan chang modda bo'lgan ScF3da salbiy termal kengayishning kashf etilishi bilan o'zgardi. Uning atomlari issiqlik ta'sirida qanday tebranishini aniqlash uchun amerikalik olimlar har bir atomning harakatini simulyatsiya qilish uchun kompyuterdan foydalanishgan. Materialning xususiyatlari Tennessi shtatidagi ORNL kompleksining neytron laboratoriyasida ham o'rganildi. Tadqiqot natijalari birinchi marta materialning qanday siqilishi haqida aniq tasavvurni taqdim etdi. Ushbu jarayonni tushunish uchun siz skandiy va ftor atomlarini bir-biriga buloqlar orqali bog'langan sharlar sifatida tasavvur qilishingiz kerak. Engilroq ftor atomi ikkita og'irroq skandiy atomiga bog'langan. Haroratning oshishi bilan barcha atomlar bir necha yo'nalishda aylana boshlaydi, lekin ftor atomi va ikkita skandiy atomining chiziqli joylashishi tufayli birinchisi buloqlarga perpendikulyar yo'nalishlarda ko'proq tebranadi. Har bir tebranishda ftor skandiy atomlarini bir-biriga tortadi. Bu butun material bo'ylab sodir bo'lganligi sababli, u hajmi kamayadi. Eng ajablantiradigan narsa shundaki, kuchli tebranishlar paytida ftor atomining energiyasi siljishning to'rtinchi kuchiga (to'rtinchi quvvat tebranishi yoki bikvadrat tebranish) mutanosibdir. Bundan tashqari, ko'pchilik materiallar harmonik (kvadrat) tebranishlar bilan tavsiflanadi, masalan, buloqlar va mayatniklarning o'zaro harakati. Kashfiyot mualliflarining fikricha, deyarli sof to‘rtinchi darajali kvant osilatori ilgari hech qachon kristallarda qayd etilmagan. Bu shuni anglatadiki, kelajakda ScF3 ni o'rganish noyob termal xususiyatlarga ega materiallarni yaratish imkonini beradi.

Isitish paytida jismning chiziqli o'lchamlarining o'zgarishi haroratning o'zgarishiga proportsionaldir.

Moddalarning katta qismi qizdirilganda kengayadi. Bu issiqlikning mexanik nazariyasi nuqtai nazaridan osongina tushuntiriladi, chunki qizdirilganda moddaning molekulalari yoki atomlari tezroq harakatlana boshlaydi. Qattiq jismlarda atomlar kristall panjaradagi o'rtacha holati atrofida katta amplituda tebranishni boshlaydi va ular ko'proq bo'sh joy talab qiladi. Natijada tana kengayadi. Xuddi shunday, suyuqliklar va gazlar, asosan, erkin molekulalarning issiqlik harakati tezligining oshishi tufayli harorat ortishi bilan kengayadi ( sm. Boyl-Mariot qonuni, Charlz qonuni, ideal gaz tenglamasi).

Issiqlik kengayishining asosiy qonuni chiziqli o'lchamga ega bo'lgan jismni bildiradi L uning harorati D ga oshganda mos keladigan o'lchamda T D miqdorida kengayadi L, teng:

Δ L = aLΔ T

Qayerda α — deb atalmish chiziqli termal kengayish koeffitsienti. Xuddi shunday formulalar tananing maydoni va hajmidagi o'zgarishlarni hisoblash uchun mavjud. Taqdim etilgan eng oddiy holatda, agar issiqlik kengayish koeffitsienti haroratga ham, kengayish yo'nalishiga ham bog'liq bo'lmasa, modda yuqoridagi formulaga qat'iy muvofiq ravishda barcha yo'nalishlarda bir xilda kengayadi.

Muhandislar uchun termal kengayish hayotiy hodisadir. Iqlimi kontinental bo'lgan shaharda daryo bo'ylab temir ko'prikni loyihalashda yil davomida -40 ° C dan + 40 ° C gacha bo'lgan harorat o'zgarishini hisobga olmaslik mumkin emas. Bunday farqlar ko'prikning umumiy uzunligining bir necha metrgacha o'zgarishiga olib keladi va ko'prik yozda ko'tarilmasligi va qishda kuchli kuchlanish yuklarini boshdan kechirmasligi uchun dizaynerlar ko'prikni alohida qismlardan tuzib, ularni bog'laydilar. maxsus bilan termal tampon birikmalari, bu tishlar qatori bo'lib, ular bir-biriga bog'langan, lekin qattiq bog'lanmagan, issiqda mahkam yopiladi va sovuqda juda keng tarqaladi. Uzoq ko'prikda bu buferlarning bir nechtasi bo'lishi mumkin.

Biroq, barcha materiallar, ayniqsa kristalli qattiq moddalar, barcha yo'nalishlarda bir xilda kengaymaydi. Va barcha materiallar har xil haroratlarda teng ravishda kengaymaydi. Ikkinchi turning eng yorqin misoli suvdir. Suv soviganida, u ko'pchilik moddalar singari birinchi navbatda qisqaradi. Biroq, +4 ° C dan 0 ° C muzlash nuqtasiga qadar, suv sovutilganda kengaya boshlaydi va qizdirilganda qisqaradi (yuqoridagi formula nuqtai nazaridan, biz 0 ° C dan harorat oralig'ida aytishimiz mumkin. +4 ° C suvning termal kengayish koeffitsienti α salbiy qiymat oladi). Aynan shu noyob effekt tufayli er dengizlari va okeanlari hatto eng qattiq sovuqlarda ham tubigacha muzlamaydi: +4 ° C dan sovuq suv iliqroq suvga qaraganda zichroq bo'ladi va suvni harorat bilan almashtirib, er yuzasiga suzadi. pastgacha +4 ° C dan yuqori.

Muzning o'ziga xos zichligi suvning zichligidan past bo'lishi suvning yana bir anomal xususiyati bo'lib, biz sayyoramizda hayot mavjudligiga qarzdormiz. Agar bu ta'sir bo'lmasa, muz daryolar, ko'llar va okeanlar tubiga cho'kib ketar va ular yana tubiga muzlab, barcha tirik mavjudotlarni o'ldiradi.

yetakchi...

11.11.2011, juma, 15:58, Moskva vaqti

Ko'pgina materiallar qizdirilganda kengayadi, ammo o'zini boshqacha tutadigan bir nechta noyob moddalar mavjud. Caltech muhandislari birinchi marta ushbu qiziqarli materiallardan biri skandiy triflorid (ScF3) qizdirilganda qanday qisqarishini aniqladilar.

Ushbu kashfiyot barcha turdagi moddalarning xatti-harakatlarini chuqurroq tushunishga olib keladi, shuningdek, noyob xususiyatlarga ega yangi materiallarni yaratishga imkon beradi. Qizdirilganda kengaymaydigan materiallar shunchaki ilmiy qiziqish emas. Ular turli xil ilovalarda, masalan, soatlar kabi yuqori aniqlikdagi mexanizmlarda foydali bo'lib, ular harorat o'zgarganda ham yuqori darajada aniq bo'lib qolishi kerak.

Qattiq materiallar qizdirilganda issiqlikning katta qismi atom tebranishlariga yo'qoladi. Oddiy materiallarda bu tebranishlar atomlarni bir-biridan itarib yuboradi, bu esa materialning kengayishiga olib keladi. Biroq, ba'zi moddalar o'ziga xos kristall tuzilmalarga ega bo'lib, ular qizdirilganda qisqarishiga olib keladi. Bu xususiyat salbiy termal kengayish deb ataladi. Afsuski, bu kristall tuzilmalar juda murakkab va olimlar shu paytgacha atom tebranishlari materialning hajmini qanday qilib kichraytirishini ko'ra olmadilar.

Xato 404: sahifa topilmadi.

Bu quyidagi sabablardan biri tufayli sodir bo'lishi mumkin:

– sahifa manzilini kiritishda xatolik (URL)
- "buzilgan" (ishlamaydigan, noto'g'ri) havoladan keyin
- so'ralgan sahifa hech qachon saytda bo'lmagan yoki o'chirilgan

Siz .. qila olasiz; siz ... mumkin:

– brauzerning Orqaga tugmasi yordamida orqaga qayting
- sahifa manzilining to'g'ri yozilishini tekshiring (URL)
– sayt xaritasidan foydalaning yoki asosiy sahifaga o‘ting

Bu 2010 yilda nisbatan oddiy kristall tuzilishga ega bo'lgan chang modda bo'lgan ScF3da salbiy termal kengayishning kashf etilishi bilan o'zgardi. Uning atomlari issiqlik ta'sirida qanday tebranishini aniqlash uchun amerikalik olimlar har bir atomning harakatini simulyatsiya qilish uchun kompyuterdan foydalanishgan. Materialning xususiyatlari Tennessi shtatidagi ORNL kompleksining neytron laboratoriyasida ham o'rganildi.

Tadqiqot natijalari birinchi marta materialning qanday siqilishi haqida aniq tasavvurni taqdim etdi. Ushbu jarayonni tushunish uchun siz skandiy va ftor atomlarini bir-biriga buloqlar orqali bog'langan sharlar sifatida tasavvur qilishingiz kerak. Engilroq ftor atomi ikkita og'irroq skandiy atomiga bog'langan. Haroratning oshishi bilan barcha atomlar bir necha yo'nalishda aylana boshlaydi, lekin ftor atomi va ikkita skandiy atomining chiziqli joylashishi tufayli birinchisi buloqlarga perpendikulyar yo'nalishlarda ko'proq tebranadi. Har bir tebranishda ftor skandiy atomlarini bir-biriga tortadi. Bu butun material bo'ylab sodir bo'lganligi sababli, u hajmi kamayadi.

Eng ajablantiradigan narsa shundaki, kuchli tebranishlar paytida ftor atomining energiyasi siljishning to'rtinchi kuchiga (to'rtinchi quvvat tebranishi yoki bikvadrat tebranish) mutanosibdir. Bundan tashqari, ko'pchilik materiallar harmonik (kvadrat) tebranishlar bilan tavsiflanadi, masalan, buloqlar va mayatniklarning o'zaro harakati.

Kashfiyot mualliflarining fikricha, deyarli sof to‘rtinchi darajali kvant osilatori ilgari hech qachon kristallarda qayd etilmagan. Bu shuni anglatadiki, kelajakda ScF3 ni o'rganish noyob termal xususiyatlarga ega materiallarni yaratish imkonini beradi.

Ma'lumki, issiqlik ta'sirida zarralar o'zlarining xaotik harakatlarini tezlashtiradi. Agar siz gazni qizdirsangiz, uni tashkil etuvchi molekulalar oddiygina bir-biridan uzoqlashadi. Isitilgan suyuqlik birinchi navbatda hajmini oshiradi va keyin bug'lana boshlaydi. Qattiq moddalar bilan nima sodir bo'ladi? Ularning har biri ham yig'ilish holatini o'zgartira olmaydi.

Termal kengayish: ta'rif

Termik kengayish - haroratning o'zgarishi bilan jismlarning hajmi va shaklining o'zgarishi. Matematik jihatdan, o'zgaruvchan tashqi sharoitlarda gazlar va suyuqliklarning xatti-harakatlarini taxmin qilish imkonini beradigan hajmli kengayish koeffitsientini hisoblash mumkin. Qattiq jismlar uchun bir xil natijalarni olish uchun shuni hisobga olish kerakki, fiziklar ushbu turdagi tadqiqotlar uchun butun bo'limni ajratib, uni dilatometriya deb atashgan.

Muhandislar va me'morlar binolar, yo'llar va quvurlarni loyihalash uchun yuqori va past haroratlarda turli xil materiallarning xatti-harakatlari haqida bilimga muhtoj.

Gazlarning kengayishi

Gazlarning termal kengayishi ularning kosmosdagi hajmining kengayishi bilan birga keladi. Buni qadimgi davrlarda tabiat faylasuflari payqashgan, ammo faqat zamonaviy fiziklar matematik hisob-kitoblarni qurishga qodir edi.

Avvalo, olimlar havoning kengayishiga qiziqish bildirishdi, chunki bu ularga mumkin bo'lgan vazifa bo'lib tuyuldi. Ular biznesga shu qadar g'ayrat bilan kirishdilarki, ular juda qarama-qarshi natijalarga erishdilar. Tabiiyki, ilmiy jamoatchilik bu natijadan qoniqmadi. O'lchovning aniqligi ishlatiladigan termometrning turiga, bosimga va boshqa ko'plab shartlarga bog'liq edi. Ba'zi fiziklar hatto gazlarning kengayishi harorat o'zgarishiga bog'liq emas degan xulosaga kelishdi. Yoki bu qaramlik to'liq emasmi ...

Dalton va Gey-Lyussak asarlari

Agar He va boshqa fizik Gey-Lyussak bir vaqtning o'zida bir-biridan mustaqil ravishda bir xil o'lchov natijalarini ololmasalar, fiziklar ovozlari bo'g'ilguncha bahslashishda davom etgan bo'lardi yoki o'lchovlardan voz kechgan bo'lar edi.

Lussak juda ko'p turli natijalarning sababini topishga harakat qildi va tajriba vaqtida ba'zi qurilmalarda suv borligini payqadi. Tabiiyki, isitish jarayonida u bug'ga aylanib, o'rganilayotgan gazlarning miqdori va tarkibini o'zgartirdi. Shuning uchun olimning birinchi qilgan ishi tajriba o‘tkazish uchun ishlatgan barcha asboblarni yaxshilab quritib, o‘rganilayotgan gazdan namlikning minimal foizini ham yo‘q qilish edi. Ushbu barcha manipulyatsiyalardan so'ng, dastlabki bir nechta tajribalar ishonchliroq bo'lib chiqdi.

Dalton bu masala ustida hamkasbiga qaraganda uzoqroq ishladi va natijalarni 19-asrning boshida e'lon qildi. U havoni sulfat kislota bug'i bilan quritib, keyin qizdirdi. Bir qator tajribalardan so'ng Jon barcha gazlar va bug'lar 0,376 marta kengayadi degan xulosaga keldi. Lussac 0,375 raqami bilan chiqdi. Bu tadqiqotning rasmiy natijasiga aylandi.

Suv bug'ining bosimi

Gazlarning termal kengayishi ularning elastikligiga, ya'ni dastlabki hajmiga qaytish qobiliyatiga bog'liq. XVIII asr o'rtalarida bu masalani birinchi bo'lib Ziegler o'rgangan. Ammo uning tajribalari natijalari juda xilma-xil edi. Yuqori haroratlar uchun otamning qozoni va past haroratlar uchun barometr yordamida yanada ishonchli ko'rsatkichlar olingan.

18-asrning oxirida frantsuz fizigi Proni gazlarning elastikligini tavsiflovchi yagona formulani olishga harakat qildi, ammo bu juda og'ir va foydalanish qiyin bo'lib chiqdi. Dalton sifonli barometr yordamida barcha hisob-kitoblarni empirik tarzda sinab ko'rishga qaror qildi. Barcha tajribalarda harorat bir xil bo'lmaganiga qaramay, natijalar juda aniq edi. Shuning uchun u fizika darsligida ularni jadval shaklida nashr etdi.

Bug'lanish nazariyasi

Gazlarning termal kengayishi (fizik nazariya sifatida) turli xil o'zgarishlarga duch keldi. Olimlar bug' hosil qiladigan jarayonlarning tubiga kirishga harakat qilishdi. Bu erda yana taniqli fizik Dalton ajralib turdi. U bu tankda (xonada) boshqa gaz yoki bug' mavjudligidan qat'i nazar, har qanday bo'shliq gaz bug'lari bilan to'yingan deb faraz qildi. Shunday qilib, suyuqlik atmosfera havosi bilan aloqa qilish orqali bug'lanib ketmaydi, degan xulosaga kelish mumkin.

Suyuqlik yuzasida havo ustunining bosimi atomlar orasidagi bo'shliqni oshiradi, ularni parchalaydi va bug'lanadi, ya'ni bug' hosil bo'lishiga yordam beradi. Ammo tortishish kuchi bug 'molekulalariga ta'sir qilishda davom etadi, shuning uchun olimlar atmosfera bosimi suyuqliklarning bug'lanishiga ta'sir qilmaydi, deb hisoblashgan.

Suyuqliklarning kengayishi

Suyuqliklarning termal kengayishi gazlarning kengayishi bilan parallel ravishda o'rganildi. Xuddi shu olimlar ilmiy tadqiqotlar bilan shug'ullangan. Buning uchun ular termometrlar, aerometrlar, aloqa kemalari va boshqa asboblardan foydalanganlar.

Barcha tajribalar birgalikda va har biri alohida Daltonning bir jinsli suyuqliklar qizdirilgan harorat kvadratiga mutanosib ravishda kengayishi haqidagi nazariyasini rad etdi. Albatta, harorat qanchalik yuqori bo'lsa, suyuqlik hajmi shunchalik katta bo'ladi, lekin u o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik yo'q edi. Va barcha suyuqliklarning kengayish tezligi boshqacha edi.

Suvning termal kengayishi, masalan, Tselsiy bo'yicha nol darajadan boshlanadi va harorat pasayganda davom etadi. Ilgari bunday tajriba natijalari suvning o'zi emas, balki u joylashgan idish torayishi bilan bog'liq edi. Ammo biroz vaqt o'tgach, fizik DeLuca nihoyat sababni suyuqlikning o'zidan izlash kerak degan fikrga keldi. U eng katta zichlikdagi haroratni topishga qaror qildi. Biroq, u ba'zi tafsilotlarga e'tibor bermaganligi sababli muvaffaqiyatsizlikka uchradi. Ushbu hodisani o'rgangan Rumfort, suvning maksimal zichligi Selsiy bo'yicha 4 dan 5 darajagacha bo'lgan diapazonda kuzatilishini aniqladi.

Jismlarning termal kengayishi

Qattiq jismlarda kengayishning asosiy mexanizmi kristall panjaraning tebranish amplitudasining o'zgarishi hisoblanadi. Oddiy qilib aytganda, materialni tashkil etuvchi va bir-biri bilan qattiq bog'langan atomlar "qaltiray" boshlaydi.

Jismlarning issiqlik kengayish qonuni quyidagicha ifodalanadi: chiziqli o'lchamli L bo'lgan har qanday jism dT ga qizdirilganda (delta T - dastlabki harorat va oxirgi harorat o'rtasidagi farq), dL miqdoriga (delta L) kengayadi. ob'ektning uzunligi va harorat farqi bo'yicha chiziqli termal kengayish koeffitsientining hosilasidir). Bu ushbu qonunning eng oddiy versiyasi bo'lib, u sukut bo'yicha tananing bir vaqtning o'zida barcha yo'nalishlarda kengayishini hisobga oladi. Ammo amaliy ish uchun ancha og'ir hisoblar qo'llaniladi, chunki haqiqatda materiallar fiziklar va matematiklar tomonidan modellashtirilganidan farq qiladi.

Temir yo'lning termal kengayishi

Fizika muhandislari har doim temir yo'llarni yotqizish bilan shug'ullanadilar, chunki ular qizdirilganda yoki sovutilganda yo'llar deformatsiyalanmasligi uchun temir yo'l bo'g'inlari orasidagi masofani aniq hisoblashlari mumkin.

Yuqorida aytib o'tilganidek, termal chiziqli kengayish barcha qattiq jismlarga tegishli. Va temir yo'l ham bundan mustasno emas edi. Ammo bitta tafsilot bor. Agar tanaga ishqalanish ta'sir qilmasa, chiziqli o'zgarish erkin sodir bo'ladi. Reylar shpallarga qattiq bog'langan va qo'shni relslarga payvandlangan, shuning uchun uzunlik o'zgarishini tavsiflovchi qonun chiziqli va ko'ndalang qarshilik ko'rinishidagi to'siqlarni engib o'tishni hisobga oladi.

Agar temir yo'l uzunligini o'zgartira olmasa, haroratning o'zgarishi bilan undagi termal stress kuchayadi, bu uni cho'zishi yoki siqishi mumkin. Bu hodisa Guk qonuni bilan tavsiflanadi.