Поміркуйте

Чому літають повітряні кулі, наповнені теплим повітрям?

Для чого залізничні рейки укладають так, щоб між ними були проміжки?

Пригадайте

Як можна нагріти тіло?

На якому явищі ґрунтується дія рідинних термометрів?

ТеПЛоВе розширення газів

Проведемо дослід (разом із дорослими). На скляну пляшку надінемо гумову кульку, поставимо пляшку в тарілку та наллємо в тарілку теплу воду. Повітря в пляшці нагріється, розшириться й надує кульку. Ми спостерігаємо теплове розширення газу (повітря) (мал. 48.1).

Гумова кулька не дозволяє повітрю як виходити назовні, так і потрапляти в пляшку. Тобто під час теплового розширення маса газу залишається сталою.

Оскільки під час нагрівання об’єм газу збільшується, а маса залишається тією самою, густина газу зменшується. Так гаряче й менш густе повітря піднімає вгору полум’я багаття, свічки, газового пальника. Ще говорять, що тепле повітря легше за холодне. Саме тому піднімаються вгору повітряні кулі, наповнені теплим повітрям (мал. 48.2).

Теплове розширення рідин

Із тепловим розширенням рідин ми стикаємося в рідинних термометрах (мал. 48.3).

Якщо налити у пластикову пляшку теплої, заздалегідь прокип’яченої води, ретельно закоркувати пляшку, а потім її охолодити в холодильнику або на вулиці, то можна побачити, як стиснулися стінки пляшки (мал. 48.4).

Це відбувається через те, що під час охолодження об’єм води зменшується і пляшка стискається.

Наведіть приклади, які підтверджують, що тверді тіла, рідини й гази розширюються під час нагрівання.

ТеПЛоВе розширення твердих тіл

Для спостереження теплового розширення твердих тіл у шкільному кабінеті фізики використовують досить простий прилад — металеві кульку й кільце. Отвір кільця підібрано так, що холодна кулька впритул проходить крізь кільце.

Якщо кульку нагріти на спиртівці й знову спробувати пронести крізь кільце, то вона застрягне. Це доводить, що кулька збільшилася (мал. 48.5).

Після охолодження кулька стискається й проходить крізь отвір.

ТеПЛоВе розширення в природі

Теплове розширення та стиснення трапляються у природі. Так, повітря біля поверхні Землі нагрівається, розширюється і рухається вгору (у вертикальному напрямку), а на його місце в горизонтальному напрямку рухаються більш холодні повітряні маси. Так виникають вітри.

Через нагрівання й охолодження гірських порід, яке відбувається внаслідок добових і річних змін температури, вони розширюються й стискаються. Так утворюються тріщини, що згодом призводить до руйнування порід.

Теплове розширення В Техніці Та будівництві.

Теплове розширення тіл ураховують під час конструювання всіх установок, приладів і машин, які працюють в умовах змінних температур.

Дроти ліній електропередач ніколи не натягують, щоб узимку вони не розірвалися. Під час спорудження мостів у конструкції додають так звані температурні шви, щоб запобігти деформаціям у разі зміни температури (мал. 48.6).

Теплове розширення в побуті

Теплове розширення металів використовують у побутових термометрах. Під час нагрівання або охолодження термометра металева стрічка розширюється або стискається, а за ступенем її вигину виміряють температуру.

Такі термометри зручно використовувати на кухні для вимірювання температури в духовці під час приготування страв (мал. 48.7).

Дізнайтеся більше

Найпоширеніша на поверхні Землі речовина — вода — має особливість, що відрізняє її від більшості інших рідин. Вона розширюється за нагрівання лише понад 4 °C. У діапазоні температур від 0 до 4 °C об’єм води за нагрівання... зменшується! Отже, найбільшу густину вода має за 4 °С. Узимку під шаром льоду більш тепла вода опускається на дно водойм, а холодна залишається з температурою близько 0 °С — на поверхні. Це не дає промерзати водоймам й забезпечує життя водних мешканців узимку.

Узимку біля дна водойм температура води 4 °С через те, що за такої температури густина води найбільша

Запитання для повторення й засвоєння

1. Що відбувається з тілами під час нагрівання?

2. Чому густина газів, зокрема повітря, під час нагрівання зменшується?

3. Де використовують теплове розширення рідин?

4. Як властивість води мати найбільшу густину за 4 °C впливає на життя мешканців водойм?

5. Чому під час конструювання об'єктів, що працюють

в умовах змінних температур, потрібно враховувати теплове розширення або стиснення речовин?

6*. Стоматологи не рекомендують їсти дуже гарячу їжу. Як ви вважаєте, чому?

Ключова ідея

За нагрівання переважна більшість речовин розширюються, а за охолодження — стискаються. Теплове розширення газів зумовлює те, що тепле повітря підіймається вгору. Теплове розширення рідин використовують у рідинних термометрах. Теплове розширення твердих речовин потрібно враховувати у техніці, під час будівництва тощо.

Це матеріал з підручника "Природничі науки" 5 клас Рудич 2022