Дулааны нөлөөн дор бөөмс эмх замбараагүй хөдөлгөөнөө хурдасгадаг нь мэдэгдэж байна. Хэрэв та хийг халаавал түүнийг бүрдүүлдэг молекулууд бие биенээсээ зүгээр л тархах болно. Халаасан шингэний хэмжээ эхлээд нэмэгдэж, дараа нь ууршиж эхэлнэ. Хатуу бодис юу болох вэ? Тэдгээр нь бүгд нэгтгэх төлөвөө өөрчилж чадахгүй.
Дулааны тэлэлтийн тодорхойлолт
Дулааны тэлэлт нь температурын өөрчлөлтөөр биеийн хэмжээ, хэлбэр өөрчлөгдөхийг хэлнэ. Математикийн хувьд эзэлхүүний тэлэлтийн коэффициентийг тооцоолох боломжтой бөгөөд энэ нь өөрчлөгдөж буй гадаад нөхцөлд хий, шингэний төлөв байдлыг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Хатуу бодисын хувьд ижил үр дүнд хүрэхийн тулд шугаман тэлэлтийн коэффициентийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Физикчид энэ төрлийн судалгаанд зориулж бүхэл бүтэн хэсгийг ялгаж, үүнийг дилатометр гэж нэрлэсэн.
Инженер, архитекторууд барилга байгууламжийг төлөвлөх, зам тавих, хоолой тавихад өндөр, бага температурын нөлөөн дор янз бүрийн материалын үйл ажиллагааны талаархи мэдлэг хэрэгтэй.
Хийн өргөтгөл
Дулааныхийн тэлэлт нь сансар огторгуй дахь эзэлхүүний тэлэлт дагалддаг. Үүнийг эрт дээр үед байгалийн философичид анзаарсан ч орчин үеийн физикчид л математикийн тооцоог хийж чаджээ.
Юуны түрүүнд эрдэмтэд агаарыг тэлэх нь боломжтой ажил мэт санагдсан тул үүнийг сонирхож эхэлсэн. Тэд ажилдаа маш их хичээнгүйлэн орсон тул нэлээд зөрчилтэй үр дүнд хүрсэн. Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухааны нийгэмлэг ийм үр дүнд сэтгэл хангалуун бус байв. Хэмжилтийн нарийвчлал нь ямар термометр ашигласан, даралт болон бусад олон нөхцлөөс хамаарна. Зарим физикчид хийн тэлэлт нь температурын өөрчлөлтөөс хамаардаггүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Эсвэл энэ донтолт бүрэн бус байна уу…
Дальтон, Гэй-Луссак нарын бүтээл
Физикчид хэрвээ Жон Далтон байгаагүй бол дуугаа хураатал эсвэл хэмжилт хийхээ больсон болтол маргалдсаар байх байсан. Тэр болон өөр нэг физикч Гэй-Люссак нар нэгэн зэрэг ижил хэмжилтийн үр дүнг бие даан гаргаж чадсан.
Луссак маш олон янзын үр дүнгийн учрыг олох гэж оролдсон бөгөөд туршилт хийх үед зарим төхөөрөмжид ус байгааг анзаарчээ. Мэдээжийн хэрэг, халаах явцад энэ нь уур болж хувирч, судлагдсан хийн хэмжээ, найрлагыг өөрчилсөн. Тиймээс эрдэмтний хийсэн хамгийн эхний зүйл бол туршилт хийхэд ашигласан бүх багажаа сайтар хатааж, судалж буй хийн чийгийн хамгийн бага хувийг ч оруулахгүй байх явдал байв. Эдгээр бүх заль мэхийн дараа эхний хэдэн туршилтууд илүү найдвартай болсон.
Дальтон энэ асуудлыг илүү удаан шийдсэнтүүний хамтран зүтгэгч бөгөөд 19-р зууны эхэн үед үр дүнг нийтлэв. Тэрээр хүхрийн хүчлийн уураар агаарыг хатааж, дараа нь халаасан. Хэд хэдэн туршилт хийснийхээ дараа Жон бүх хий, уур 0.376 дахин томордог гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Луссак 0.375 гэсэн тоог авсан. Энэ нь судалгааны албан ёсны үр дүн болсон.
Усны уурын мэдрэмж
Хийн дулааны тэлэлт нь тэдгээрийн уян хатан чанар, өөрөөр хэлбэл анхны эзэлхүүн рүүгээ буцах чадвараас хамаарна. Зиглер 18-р зууны дунд үед энэ асуудлыг судалж үзсэн анхны хүн юм. Гэвч түүний туршилтын үр дүн хэтэрхий өөр байв. Илүү найдвартай тоонуудыг Жеймс Ватт олж авсан бөгөөд тэрээр өндөр температурт тогоо, бага температурт барометр ашигласан.
18-р зууны сүүлчээр Францын физикч Прони хийн уян хатан чанарыг тодорхойлох нэг томьёог гаргаж авахыг оролдсон боловч энэ нь хэтэрхий нүсэр, хэрэглэхэд хэцүү болсон байна. Далтон сифон барометр ашиглан бүх тооцоог эмпирик байдлаар туршихаар шийджээ. Хэдийгээр бүх туршилтын температур ижил биш байсан ч үр дүн нь маш зөв байсан. Тиймээс тэрээр физикийн сурах бичигтээ тэдгээрийг хүснэгт болгон нийтлэв.
Ууршилтын онол
Хийн дулааны тэлэлт (физик онолоор) янз бүрийн өөрчлөлтийг авчирсан. Эрдэмтэд уур үүсгэдэг процессын ёроолд хүрэхийг оролдсон. Энд дахин нэрт физикч Далтон өөрийгөө онцлон тэмдэглэв. Тэрээр энэ усан санд байгаа эсэхээс үл хамааран аливаа орон зай хийн уураар ханасан гэж таамаглаж байв.(өрөө) бусад хий эсвэл уур. Иймээс агаар мандлын агаартай шүргэлцээд л шингэн ууршихгүй гэж дүгнэж болно.
Шингэний гадаргуу дээрх агаарын баганын даралт нь атомуудын хоорондын зайг ихэсгэж, задалж, ууршуулж, өөрөөр хэлбэл уур үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Гэвч уурын молекулуудад таталцлын хүч үйлчилсээр байгаа тул эрдэмтэд атмосферийн даралт нь шингэний ууршилтад ямар ч нөлөө үзүүлэхгүйг тооцоолсон.
Шингэний тэлэлт
Шингэний дулааны тэлэлтийг хийн тэлэлттэй зэрэгцүүлэн судалсан. Үүнтэй ижил эрдэмтэд шинжлэх ухааны судалгаа хийж байсан. Үүнийг хийхийн тулд тэд термометр, аэрометр, холбоо барих хөлөг онгоц болон бусад хэрэгслийг ашигласан.
Бүх туршилтууд хамтдаа ба тус бүр нь нэгэн төрлийн шингэн нь халсан температурын квадраттай пропорциональ хэмжээгээр тэлж байдаг гэсэн Далтоны онолыг няцаасан. Мэдээжийн хэрэг, температур өндөр байх тусам шингэний эзэлхүүн их байх болно, гэхдээ тэдгээрийн хооронд шууд хамаарал байгаагүй. Тиймээ, бүх шингэний тэлэлтийн хурд өөр байсан.
Усны дулааны тэлэлт, тухайлбал, цельсийн 0 хэмээс эхэлж, температур буурах тусам үргэлжилнэ. Өмнө нь туршилтын ийм үр дүн нь ус өөрөө өргөсдөггүй, харин түүний байрлах сав нарийсдагтай холбоотой байв. Гэвч хэсэг хугацааны дараа физикч Делука шалтгааныг нь шингэнээс хайх хэрэгтэй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Тэрээр хамгийн их нягтралтай температурыг олохоор шийдсэн. Гэсэн хэдий ч хайхрамжгүй байдлаас болж амжилтанд хүрсэнгүйзарим дэлгэрэнгүй мэдээлэл. Энэ үзэгдлийг судалсан Рамфорт усны хамгийн их нягт нь Цельсийн 4-5 хэмийн хооронд ажиглагддаг болохыг тогтоожээ.
Биеийн дулааны тэлэлт
Хатуу биетүүдэд тэлэлтийн гол механизм нь болор торны чичиргээний далайцын өөрчлөлт юм. Энгийнээр хэлбэл, материалыг бүрдүүлдэг, бие биетэйгээ нягт холбоотой атомууд “чичирч” эхэлдэг.
Биеийн дулаан тэлэлтийн хуулийг дараах байдлаар томъёолсон: шугаман хэмжээтэй ямар ч биеийг dT-ээр халаах явцад (дельта T нь анхны температур ба эцсийн температурын зөрүү), dL-ээр тэлэх болно. (дельта L нь объектын урт ба температурын зөрүүгээр шугаман дулааны тэлэлтийн коэффициентийн дериватив юм). Энэ бол анхдагчаар бие нь бүх чиглэлд нэг дор өргөжиж байгааг харгалзан үздэг энэ хуулийн хамгийн энгийн хувилбар юм. Гэвч бодит байдал дээр материалууд физикч, математикчдын загварчлагдсанаас өөрөөр ажилладаг тул практик ажилд илүү төвөгтэй тооцооллыг ашигладаг.
Төмөр замын дулааны тэлэлт
Физикийн инженерүүд төмөр замын уулзвар хооронд ямар зайтай байх ёстойг нарийн тооцоолж чаддаг тул төмөр зам тавих ажилд үргэлж оролцдог бөгөөд ингэснээр төмөр зам халаах, хөргөх үед хэв гажилтгүй болно.
Дээр дурьдсанчлан дулааны шугаман тэлэлт нь бүх хатуу биетэд хамаарна. Мөн төмөр зам нь үл хамаарах зүйл биш юм. Гэхдээ нэг нарийн ширийн зүйл бий. Шугаман өөрчлөлтбие нь үрэлтийн хүчээр нөлөөлөөгүй тохиолдолд чөлөөтэй үүсдэг. Төмөр зам нь дэрэнд хатуу бэхлэгдсэн бөгөөд зэргэлдээх төмөр замд гагнагдсан тул уртын өөрчлөлтийг тодорхойлсон хуульд шугаман болон өгзөгний эсэргүүцэл хэлбэрээр саад тотгорыг даван туулахыг харгалзан үздэг.
Хэрэв төмөр зам уртаа өөрчилж чадахгүй бол температурын өөрчлөлтөөр дотор нь дулааны стресс нэмэгдэж, түүнийг сунгаж, шахаж чаддаг. Энэ үзэгдлийг Hooke-ийн хуулиар тодорхойлсон.
