Номер 8, страница 12 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Что называется тепловым расширением тел?

Тепловым расширением называется явление изменения линейных размеров и объёма тела при изменении его температуры. В подавляющем большинстве случаев при нагревании тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются. Это свойство присуще всем агрегатным состояниям вещества: твёрдому, жидкому и газообразному.

Физическая причина этого явления кроется в изменении интенсивности теплового движения частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело. С повышением температуры увеличивается средняя кинетическая энергия частиц, что приводит к увеличению амплитуды их колебаний около положений равновесия (в твёрдых телах) или к увеличению скоростей их движения (в жидкостях и газах). В результате среднее расстояние между частицами возрастает, что на макроскопическом уровне проявляется как расширение тела.

Степень расширения зависит от нескольких факторов:
• Вещества: разные материалы имеют разные коэффициенты теплового расширения.
• Агрегатного состояния: газы расширяются значительно сильнее жидкостей, а жидкости — сильнее твёрдых тел.
• Величины изменения температуры: чем больше нагрев или охлаждение, тем заметнее изменение размеров.

Количественно тепловое расширение описывается с помощью специальных коэффициентов.
1. Линейное расширение (характерно для твёрдых тел, когда изменение одного размера, например, длины, наиболее существенно):
$ \Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T $
где $ \Delta L $ — изменение длины, $ L_0 $ — начальная длина, $ \Delta T $ — изменение температуры, а $ \alpha $ — коэффициент линейного теплового расширения.
2. Объёмное расширение (для всех агрегатных состояний):
$ \Delta V = \beta \cdot V_0 \cdot \Delta T $
где $ \Delta V $ — изменение объёма, $ V_0 $ — начальный объём, $ \Delta T $ — изменение температуры, а $ \beta $ — коэффициент объёмного теплового расширения. Для изотропных твёрдых тел выполняется примерное соотношение $ \beta \approx 3\alpha $.

Это явление имеет большое практическое значение. Его необходимо учитывать при строительстве мостов, прокладке железнодорожных путей (оставляя компенсационные зазоры), в работе двигателей внутреннего сгорания. Также оно используется в различных устройствах, например, в жидкостных термометрах и биметаллических пластинах, которые являются основой многих терморегуляторов.

Ответ: Тепловое расширение — это физическое явление, заключающееся в изменении размеров (линейных и/или объёмных) тела вследствие изменения его температуры.