Пізнаємо природу. 6 клас. Мідак

§ 5. Теплове розширення твердих тіл, рідин і газів

У цьому параграфі ви дізнаєтеся про:

• причини розширення твердих тіл, рідин і газів під час нагрівання;
• використання теплового розширення в побуті і техніці;
• негативні впливи теплового розширення.

Теплове розширення твердих тіл, рідин і газів. Використання ефектів теплового розширення

• Яке слово зашифроване в ребусі? Для чого використовують цей прилад?

Температура — фізична величина, яка кількісно визначає ступінь нагрітості тіла, вимірюється у °С.

У 5 класі ви вже вимірювали температуру рідинним термометром. Пригадаємо, як він працює. Термометр складається з колбочки з рідиною і тоненької трубки (капіляра). Під час нагрівання рідина розширюється і піднімається трубкою вгору, що й дає можливість виміряти температуру.

Тверді тіла також розширюються під час нагрівання.

Виконуємо експеримент

Демонстраційний експеримент. Експеримент треба виконувати виключно в присутності вчителя / вчительки або дорослих

Обладнання та матеріали: мідна кулька, металевий дріт.

Порядок виконання роботи

1. Для експерименту візьміть мідну кульку та металевий дріт. Зробіть із дроту кільце трохи більшого діаметра, ніж діаметр кульки. Перевірте, чи можна просунути кульку через металеве кільце.

2. Обережно нагрійте кульку. Знову перевірте, чи можна просунути кульку через металеве кільце. Що спостерігається? Чому?

3. Що відбуватиметься, якщо нагріти не кульку, а кільце? Перевірте ваше припущення експериментально та зробіть висновки.

Частинки, з яких складаються рідини та тверді тіла, під час нагрівання активніше рухаються і коливаються навколо позицій рівноваги. Внаслідок цього вони більш інтенсивно розштовхуються і займають більше простору. Звичайно, різні речовини розширюються по-різному: одні — більше, інші — менше. Ця властивість покладена в основу роботи металевого термометра.

Спіральний біметалевий стержень складається з двох різних металів. У разі підвищення температури вони розширюються (їхні довжини збільшуються), але по-різному. Це призводить до розкручування пружини, з’єднаної зі стрижнем. А стрілка, прикріплена до неї, повертається, показуючи температуру.

Робота у групі

Використовуючи додаткові джерела інформації, дослідіть, як розміщують рейки на коліях для руху потягів. Поясніть, для чого між рейками залишають проміжки. Проаналізуйте причини теплового розширення рейок.

Під час нагрівання гази розширюються значно сильніше, ніж рідини і тверді тіла. Якщо гази нагріваються, швидкість руху їхніх молекул та атомів збільшується. Отже, вони займатимуть більше місця, тому розширяться.

Виконуємо експеримент

Надуйте кілька повітряних кульок однакового розміру. Кілька з них виставте на сонце, інші — у затінок. Під кінець уроку обміряйте кульки за допомогою стрічки, порівняйте їхні розміри та зробіть висновки.

Цікаві факти

Вода має унікальні властивості. Вона розширюється під час нагрівання, але тільки починаючи від 4 °С. В інтервалі від 0 °С до 4 °С її об’єм зменшується.

Під час замерзання води її об’єм збільшується, відстані між молекулами збільшуються. Лід має багато порожнин між молекулами і є легшим за воду.

Негативні впливи теплового розширення

Теплове розширення в багатьох випадках потрібно враховувати і за необхідності компенсувати. За умови зміни температури повітря, може порушуватися герметичність рам металопластикових вікон. Тиск повітря в гумових шинах автомобілів підвищується з підвищенням температури. Узимку двигун автомобіля прогрівають перед поїздкою, оскільки в холодному двигуні виникають щілини між його деталями, що викликає зниження потужності, пришвидшення зношення деталей двигуна і збільшення витрат пального.

Підсумки параграфа

У разі підвищення температури збільшуються середні відстані між частинками речовини внаслідок збільшення швидкості їхнього руху. Тому об’єм речовини збільшується. Майже всі тіла: тверді, рідкі, газуваті — розширюються під час нагрівання. Майже всі тіла у процесі плавлення збільшують свій об’єм.

Запитання та завдання для самоперевірки

• 1. Чому тверді тіла, рідини й гази під час нагрівання розширюються?
• 2. Наведіть приклади, які свідчать про розширення тіл у процесі їхнього нагрівання.
• 3. Наведіть приклади, де потрібно враховувати зміни розмірів (об’ємів) тіл за умови зміни температури.

Перевірте себе

1. Під час нагрівання тіла збільшуються:

• а) розміри його частинок
• б) кількість частинок тіла
• в) швидкість руху його частинок
• г) відстані між частинками

2. Під час нагрівання найбільше розширюються:

• а) тверді тіла
• б) рідини
• в) гази
• г) тверді тіла, рідини та гази розширюються однаково

3. Якщо повітряну кульку взимку занести з вулиці в кімнату, то об’єм кульки:

• а) не зміниться
• б) зменшиться
• в) збільшиться
• г) спочатку зменшиться, а потім збільшиться

Виконайте вдома

Зробіть модель рідинного термометра, переглянувши інструкцію на сайті за адресою https://cutt.ly/RKMEUql чи QR-кодом. Випробуйте вашу модель та презентуйте її