Сжатие при нагреве: силы взаимодействия атомов сложны и ведут себя несимметрично

Наука и жизньFan

Сжатие при нагреве — это нормально!

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Ещё в начальной школе мы узнаём, что при нагревании тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. О том, что так себя ведут газы, нам говорит закон Гей-Люссака. И это кажется очевидным, ведь при увеличении температуры скорость молекул и атомов возрастает, поэтому в газе и в жидкости они «расталкивают» соседей, занимая больше места. Для твёрдых тел картина несколько сложнее. Да, в них атомы тоже начинают колебаться вокруг своего среднего положения в кристаллической решётке с большей амплитудой, но одного этого недостаточно для расширения, ведь среднее положение определяется силами взаимодействия атомов, которые могли бы и не позволить его смещения. Однако увеличение теплового движения может вызывать различные трансформации кристаллической решётки, приводящие к изменению размеров тела, о которых речь пойдёт ниже.

Шарнирная деформация ячейки кристаллической решётки. При расширении ячейки в направлении A—B произойдёт её сжатие в направлении C—D.

А пока скажем о том, что силы взаимодействия атомов, обладающих положительно заряженным ядром и отрицательной электронной оболочкой, сложны и ведут себя несимметрично: силы отталкивания при сближении атомов растут быстрее, чем силы притяжения при их удалении. В результате при увеличении кинетической энергии атомов их средние положения смещаются и размер тела увеличивается. Это происходит тем значительнее, чем больше асимметрия.

В простейшем случае тело с линейным размером L при увеличении его температуры на ΔT расширяется на величину ΔL, равную:

O'qishni davom ettirish uchun tizimga kiring. Bu tez va bepul.

Roʻyxatdan oʻtish orqali men foydalanish shartlari 

Tavsiya etilgan maqolalar

Фотосинтез — «игра с огнём» для растения Фотосинтез — «игра с огнём» для растения

Каким образом свет «питает» растение и как вызывает химические реакции?

Наука и жизнь
Альберт Эйнштейн и Нильс Бор Альберт Эйнштейн и Нильс Бор

Элементы сравнительного жизнеописания

Наука и жизнь
Золотые меандры Сиинэ Золотые меандры Сиинэ

Водный и горный туризм в Якутии: путешествие от первого лица

Наука и жизнь
Под кайтом Под кайтом

Как побить мировой рекорд скорости для парусных судов

ТехИнсайдер
Болотный хлопок Болотный хлопок

Пушица — растение с мягким пушком, которое растёт на болотах

Наука и жизнь
Система Юпитера: рождение пожирателя миров Система Юпитера: рождение пожирателя миров

Юпитер огромен. Настолько, что сухие цифры его величия ни о чем уже не говорят

Наука и техника
Записки из раскопа Записки из раскопа

Как жители средневекового Новгорода передавали сообщения

Вокруг света
«Художник обидеть может каждого!» «Художник обидеть может каждого!»

Разные грани и тайны профессии от режиссера Михаила Цитриняка: конец беседы

Знание – сила
Следует жить Следует жить

Как Мауро и Жан-Франка Риччи переосмыслили яркий автомобильчик Runabout

Автопилот
«Окольцованная» Земля «Окольцованная» Земля

Где планеты находят свои кольца? Могли ли они быть и у Земли?

Наука и жизнь
«Мы постоянно работаем над своим ростом» «Мы постоянно работаем над своим ростом»

Заместитель гендиректора «Продимекса» Вадим Ерыженский о развитии компании

Агроинвестор
Катастрофа, о которой забыли Катастрофа, о которой забыли

Китайская история ХХ века: с чего началась экологическая катастрофа в Юньнане?

Наука и техника
Цвет и его имя Цвет и его имя

В каком порядке народы приобретали чувствительность к цветам спектра?

Знание – сила
Ван Эйк: в раме оптической революции Ван Эйк: в раме оптической революции

Дерево – универсальная метафора ван Эйка, основа его картин

Знание – сила
Триумф и падение Триумф и падение

Александр был уверен, что проживет долго, как подобает «божественному» царю

Знание – сила
В одной лодке В одной лодке

Что нужно, чтобы начать заниматься академической греблей?

Y Magazine
Новая уникальная антилопа Азии Новая уникальная антилопа Азии

Уникальные саолы — редкие "единороги" из горных лесов Вьетнама

Знание – сила
Молодые годы Колчака Молодые годы Колчака

Александр Колчак — не только военный, но и ученый-океанограф

Знание – сила
Astondoa — имя собственное Astondoa — имя собственное

Портрет старейшей испанской верфи Astondoa Yachts: история и жизнь сегодняшняя

Y Magazine
Джон Тиндаль и уникальные свойства паров воды: физика и метафизика Джон Тиндаль и уникальные свойства паров воды: физика и метафизика

Физик-экспериментатор Джон Тиндаль и его открытие свойств водяного пара

Знание – сила
Нечетная горбуша Нечетная горбуша

Известную рыбу горбушу следует рассматривать как два отдельных вида

Знание – сила
Через гены к экономической эффективности Через гены к экономической эффективности

В России создается собственная база данных для генотипирования КРС

Агроинвестор
Космос начинается с Земли: метрологическое обеспечение космической техники Космос начинается с Земли: метрологическое обеспечение космической техники

Зачем на Луну сбрасывают зеркала? И как мы пользуемся достижениями метрологии?

Наука и техника
Новый рекорд Новый рекорд

23 сентября 2024 года совершил посадку аппарат космического корабля «Союз МС-25»

Наука и техника
Давид против Голиафа Давид против Голиафа

Когда началась англо-бурская война, мало кто сомневался в её исходе

Знание – сила
Умный город: утопия или реальное будущее? Умный город: утопия или реальное будущее?

Можно ли создать идеальный город?

Наука и жизнь
Река невидимой мощи – контактная сеть Река невидимой мощи – контактная сеть

На железной дороге не обойтись без систем СЦБ и рельсовых цепей

Наука и техника
Тише едешь… Тише едешь…

Спуск на воду Silent 62 3-Deck — шаг на пути к успеху верфи Silent-Yachts

Y Magazine
Сильно больше Сильно больше

Tank 700 готов подтвердить свое лидерство не только выразительной внешностью

Автопилот
Путешествие Ленга в Томбукту Путешествие Ленга в Томбукту

Шотландец, француз и полумифический мусульманский город

Знание – сила
Открыть в приложении