ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4: ΘΔΡΜΑΙΝΟΝΣΑ ΚΑΙ ΦΤΥΟΝΣΑ ΣΑ ΣΔΡΔΑ (ΓΙΑΣΟΛΗ ΤΣΟΛΗ)

Transcript

1 Γηαζηνιή πζηνιή 1 ΔΚΦΔ ΥΑΝΙΧΝ ΠΡΧΣΟΒΑΘΜΙΑ ΔΚΠΑΙΓΔΤΗ ΟΙ ΦΤΙΚΔ ΔΠΙΣΗΜΔ ΣΗΝ ΠΡΟΥΟΛΙΚΗ ΑΓΧΓΗ ΔΝΟΣΗΣΑ 2: ΘΔΡΜΟΣΗΣΑ ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4: ΘΔΡΜΑΙΝΟΝΣΑ ΚΑΙ ΦΤΥΟΝΣΑ ΣΑ ΣΔΡΔΑ (ΓΙΑΣΟΛΗ ΤΣΟΛΗ) Σα ζηεξεά ζώκαηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη. Η δηαζηνιή ησλ ζηεξεώλ ζσκάησλ κε ηελ αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο εμεγείηαη σο εμήο: Αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ελόο ζηεξενύ ζώκαηνο ζεκαίλεη αύμεζε ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο θαη αύμεζε ηεο ηαρύηεηαο ησλ κνξίσλ ηνπ κε απνηέιεζκα ηελ απνκάθξπλζε ηνπ ελόο από ην άιιν. Απηό ζπκβαίλεη γηαηί νη κεηαμύ ηνπο απσζηηθέο δπλάκεηο δελ ηνπο επηηξέπνπλ κείσζε ησλ απνζηάζεώλ ηνπο πέξαλ ελόο νξίνπ, ελώ ε πξόζζεηε θηλεηηθή ελέξγεηα πνπ έρνπλ, ιόγσ ηεο αύμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο, ηνπο επηηξέπεη κεγαιύηεξεο κεηαμύ ηνπο απνκαθξύλζεηο. Σα κόξηα δειαδή απαηηνύλ θαη πεηπραίλνπλ κεγαιύηεξν ρώξν γηα ηηο κηθξνθηλήζεηο ηνπο. Μαθξνζθνπηθά απηό πξνθαιεί αύμεζε ηνπ όγθνπ ή ηνπ κήθνπο ηνπ ζώκαηνο, δειαδή ηε δηαζηνιή ηνπ. Καηά ηε δηαζηνιή απμάλεηαη ν θελόο ρώξνο κεηαμύ ησλ κνξίσλ θαη όρη ην κέγεζόο ηνπο. Η κάδα ηνπ ζώκαηνο παξακέλεη ζηαζεξή θαη άξα ε ππθλόηεηά ηνπ ειαηηώλεηαη. Σν αληίζεην ζπκβαίλεη όηαλ ηα ζηεξεά ςύρνληαη:έρνπκε κείσζε ηνπ όγθνπ θαη ηνπ κήθνπο ηνπ ζώκαηνο δειαδή ηε ζπζηνιή ηνπ. Η δηαζηνιή ησλ ζηεξεώλ είλαη αλάινγε: Με ηε κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο Με ηνλ αξρηθό όγθν ή ην αξρηθό κήθνο ηνπ ζώκαηνο Δμαξηάηαη από ην πιηθό πνπ είλαη θαηαζθεπαζκέλν ην ζώκα. Σα ζηεξεά δε δηαζηέιινληαη θαη ζπζηέιινληαη ζηνλ ίδην βαζκό. Σα κέηαιια δηαζηέιινληαη ή ζπζηέιινληαη πεξηζζόηεξν από ηα άιια ζηεξεά ζώκαηα, όρη όκσο θαη ην ίδην κεηαμύ ηνπο, π.ρ. ην αινπκίλην δηαζηέιιεηαη πεξηζζόηεξν από ηνλ ζίδεξν, γηαηί ζην ζίδεξν θάζε κόξην ζπλδέεηαη ηζρπξόηεξα κε ηα γεηηνληθά ηνπ από όζν ζην αινπκίλην, κε απνηέιεζκα ηα κόξηα ηνπ ζηδήξνπ λα απνκαθξύλνληαη δπζθνιόηεξα κεηαμύ ηνπο απ` όηη ηα κόξηα ηνπ αινπκηλίνπ.

2 Γηαζηνιή πζηνιή 2 Π 1 ν : Γηαζηνιή θαη` όγθν ή θπβηθή δηαζηνιή Ση κπνξεί λα ζπκβεί ξίρλνληαο θαπηό γάια ή ηζάη ζ` έλα γπάιηλν πνηήξη; Σα ζηεξεά ζώκαηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη.

3 Γηαζηνιή πζηνιή 3 Γηαζηνιή θαηά κήθνο ή γξακκηθή δηαζηνιή Ο πύξγνο ηνπ Άηθει κηα δεζηή θαινθαηξηλή κέξα κπνξεί λα «ςειώζεη» κέρξη θαη 15 εθαηνζηά. Γηαζηνιή θαηά κήθνο ή γξακκηθή δηαζηνιή Σα ζύξκαηα ηεο ΓΔΗ ην ρεηκώλα είλαη ζρεδόλ ηελησκέλα θαη ην θαινθαίξη ραιαξά, ζρεκαηίδνληαο κηθξή θνηιηά πξνο ηα θάησ, ιόγσ δηαζηνιήο. Π 2 ν : Γηαζηνιή θαηά κήθνο ή γξακκηθή δηαζηνιή Γηαηί άξαγε νη γέθπξεο ζηεξίδνληαη πάλσ ζηνπο θπιίλδξνπο;

4 Γηαζηνιή πζηνιή 4 Μεηά από ιίγν ην κηθξό εκπόδην πέθηεη, γηαηί ν ζσιήλαο κεγάισζε ή κάθξπλε ιόγσ δηαζηνιήο. Η θξεκαζηή γέθπξα, πνπ ελώλεη ην Ρίν κε ην Αληίξξην είλαη κέηξα ζηνπο 25 ν C. Η ζεξκνθξαζία ηεο γέθπξαο κπνξεί λα θπκαίλεηαη από -5 έσο +40 ν C θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο θαη ε γέθπξα κπνξεί λα δηαζηαιεί ζπλνιηθά θαηά 130 εθ. Σν ππεξερεηηθό αεξνπιάλν Concorde θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πηήζεο, δηαζηέιιεηαη θαηά κήθνο έλα ζρεδόλ κέηξν απ` όηη είλαη ζην έδαθνο.

5 Γηαζηνιή πζηνιή 5 Κάζε ζηεξεό έρεη ην δηθό ηνπ ζπληειεζηή δηαζηνιήο Σν πιηθό πνπ ρξεζηκνπνηνύλ νη νδνληίαηξνη γηα ηα ζθξαγίζκαηα έρεη ζρεδόλ ηνλ ίδην ζπληειεζηή δηαζηνιήο κε ηα δόληηα. Γηαηί; Κάζε ζηεξεό, αλάινγα κε ην πιηθό πνπ είλαη θαηαζθεπαζκέλν, δηαζηέιιεηαη θαη ζπζηέιιεηαη ζε δηαθνξεηηθό βαζκό, έρεη ην δηθό ηνπ ζπληειεζηή δηαζηνιήο. Π 3 ν : Γηκεηαιιηθό έιαζκα Σν δηκεηαιιηθό έιαζκα ιπγίδεη. ηηο ειεθηξηθέο ζπζθεπέο ην δηκεηαιιηθό έιαζκα δηαθόπηεη θαη αληίζηνηρα επαλαθέξεη ηε ξνή ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο, όηαλ ε ζεξκνθξαζία απμεζεί ή ειαηησζεί πέξα από ην όξην πνπ έρεη ξπζκηζηεί κε ηνλ ζεξκνζηάηε.

6 Γηαζηνιή πζηνιή 6 ΘΔΡΜΑΙΝΟΝΣΑ ΚΑΙ ΦΤΥΟΝΣΑ ΣΑ ΤΓΡΑ (ΓΙΑΣΟΛΗ ΤΣΟΛΗ) Σα πγξά ζώκαηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη. Η δηαζηνιή ησλ πγξώλ ζσκάησλ κε ηελ αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο εμεγείηαη σο εμήο: Αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ελόο πγξνύ ζώκαηνο ζεκαίλεη αύμεζε ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο θαη αύμεζε ηεο ηαρύηεηαο ησλ κνξίσλ ηνπ κε απνηέιεζκα ηελ απνκάθξπλζε ηνπ ελόο από ην άιιν. Σα κόξηα δειαδή απαηηνύλ θαη πεηπραίλνπλ κεγαιύηεξν ρώξν γηα ηηο θηλήζεηο ηνπο. Μαθξνζθνπηθά απηό πξνθαιεί αύμεζε ηνπ όγθνπ ηνπ πγξνύ, δειαδή ηε δηαζηνιή ηνπ. Καηά ηε δηαζηνιή απμάλεηαη ν θελόο ρώξνο κεηαμύ ησλ κνξίσλ θαη όρη ην κέγεζόο ηνπο. Η κάδα ηνπ πγξνύ παξακέλεη ζηαζεξή θαη άξα ε ππθλόηεηά ηνπ ειαηηώλεηαη. Σν αληίζεην ζπκβαίλεη όηαλ ηα πγξά ςύρνληαη:έρνπκε κείσζε ηνπ όγθνπ ηνπο δειαδή ηε ζπζηνιή ηνπο. Η δηαζηνιή ησλ πγξώλ είλαη αλάινγε: Με ηε κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο. Με ηνλ αξρηθό όγθν ηνπ πγξνύ. Δμαξηάηαη από ην είδνο ηνπ πγξνύ. Όια ηα πγξά δε δηαζηέιινληαη θαη ζπζηέιινληαη ζηνλ ίδην βαζκό. Γεληθά ηα πγξά δηαζηέιινληαη θαη ζπζηέιινληαη πεξηζζόηεξν θαη πην εύθνια από ηα ζηεξεά. Π 1 ν : Γηαζηνιή θαη ζπζηνιή πγξώλ. Γηαηί ην θαινθαίξη δε γεκίδνπκε κέρξη πάλσ ηα βπηηνθόξα θνξηεγά;

7 Γηαζηνιή πζηνιή 7 Σα πγξά ζώκαηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη. Π 2 ν : Γηαζηνιή θαη ζπζηνιή πγξώλ. Μήπσο είζηε εξσηεπκέλνη;

8 Γηαζηνιή πζηνιή 8 Π 3 ν : Γηαζηνιή θαη ζπζηνιή πγξώλ. Όια ηα πγξά δηαζηέιινληαη θαη ζπζηέιινληαη ην ίδην; Η ζηάζκε ησλ ηξηώλ πγξώλ, κέζα ζηα γπάιηλα ζσιελάθηα αλεβαίλεη, ιόγσ δηαζηνιήο. Πεξηζζόηεξν όκσο αλεβαίλεη ε ζηάζκε ηνπ νηλνπλεύκαηνο, (κεγαιύηεξε δηαζηνιή), κεηά ε ζηάζκε ηνπ ιαδηνύ θαη ηέινο ηνπ ρξσκαηηζκέλνπ λεξνύ, (κηθξόηεξε δηαζηνιή). Η δηαζηνιή ησλ πγξώλ εμαξηάηαη από ην είδνο ηνπ πγξνύ. Π 4 ν : Μηα εμαίξεζε ζηε δηαζηνιή ηνπ λεξνύ. α. Γηαηί ζπάλε ηα γπάιηλα κπνπθάιηα κε λεξό ζηε θαηάςπμε ηνπ ςπγείνπ;

9 Γηαζηνιή πζηνιή 9 Σν λεξό όηαλ γίλεηαη πάγνο αληί λα ζπζηέιιεηαη, όπσο όια ηα άιια πγξά, δηαζηέιιεηαη. Αθξηβώο ην αληίζεην ζπλέβεθε κε ην ιάδη. Άθεζε ην κπνπθαιάθη κε ην «παγσκέλν» ιάδη, ζην πεξηβάιινλ ηεο ηάμεο. Ση παξαηεξείο κεηά από κηζή ώξα; Σν «παγσκέλν» ιάδη κεηαηξέπεηαη ζε πγξό, γηαηί πήξε ζεξκόηεηα από ην πεξηβάιινλ ηεο ηάμεο. ηαδηαθά κεγαιώλεη ν όγθνο ηνπ, ιόγσ δηαζηνιήο κε απνηέιεζκα ε ζηάζκε ηνπ ιαδηνύ λα επαλέιζεη ζηελ αξρηθή ηεο ζέζε. Π 5 ν : Μηα εμαίξεζε ζηε δηαζηνιή ηνπ λεξνύ. β. Καη ηα δύν πγξά έπαζαλ πήμε θαη κεηαηξάπεθαλ ζε ζηεξεά. Ο όγθνο ηνπ λεξνύ πνπ έγηλε πάγνο απμήζεθε, ελώ ν όγθνο ηνπ ιαδηνύ πνπ έγηλε ζηεξεό κεηώζεθε.

10 Γηαζηνιή πζηνιή 10 Σν παγάθη από λεξό επηπιέεη ζην πνηήξη κε ην λεξό, ελώ ην παγάθη από ιάδη βπζίδεηαη ζην πνηήξη κε ην ιάδη. Όζν θαη αλ πξνζπαζήζνπκε λα «βνπιηάμνπκε» ην παγάθη από λεξό ζην πνηήξη κε ην λεξό, ζπξώρλνληάο ην κε ην δάρηπιό καο, δε ζα ην πεηύρνπκε, ην παγάθη επαλέξρεηαη ζηελ επηθάλεηα ηνπ λεξνύ θαη επηπιέεη. Η ζεξκνθξαζία ζην πάλσ κέξνο ηνπ κπνπθαιηνύ είλαη 0 ν C Η ζεξκνθξαζία ζηνλ ππζκέλα ηνπ κπνπθαιηνύ είλαη 4 ν C Σν λεξό όηαλ γίλεηαη πάγνο αληί λα ζπζηέιιεηαη, όπσο όια ηα άιια πγξά, δηαζηέιιεηαη. ην παγάθη από λεξό απμήζεθε ν όγθνο ηνπ θαη ειαηηώζεθε ε ππθλόηεηά ηνπ, έγηλε ειαθξύηεξν από ην λεξό θαη γη` απηό επηπιέεη. Αθξηβώο ην αληίζεην ζπλέβεθε κε ην ιάδη.

11 Γηαζηνιή πζηνιή 11 Σν λεξό πνπ πίλνπκε π.ρ. ην ρεηκώλα έρεη ζεξκνθξαζία ν C, Αλ αξρίζνπκε λα ην ςύρνπκε ζα παξαηεξήζνπκε όηη ην λεξό ζπζηέιιεηαη, όπσο θαη όια ηα άιια πγξά. Κάησ όκσο από ηνπο 4 ν C ε ζπκπεξηθνξά ηνπ λεξνύ είλαη δηαθνξεηηθή από ηε ζπκπεξηθνξά ησλ άιισλ πγξώλ θαη ελώ ζπλερίδνπκε λα ην ςύρνπκε, αξρίδεη λα δηαζηέιιεηαη, παξόιν πνπ ε ζεξκνθξαζία ηνπ κεηώλεηαη. Σν λεξό ζηνπο 4 ν C έρεη ηε κεγαιύηεξε ππθλόηεηα. Η ζπκπεξηθνξά απηή ηνπ λεξνύ από ηνπο 4 ν C σο ηνπο 0 ν C νλνκάδεηαη αλσκαιία ζπζηνιήο ηνπ λεξνύ θαη έρεη κεγάιε ζεκαζία γηα ηε δηαηήξεζε ηεο δσήο κέζα ζηηο ιίκλεο, ζηα πνηάκηα θαη ζηηο ζάιαζζεο. θέςνπ ηη ζα γηλόηαλ, αλ ν πάγνο βπζηδόηαλ ζην λεξό θαη πήγαηλε ζηνλ ππζκέλα! ηνλ ππζκέλα ησλ ιηκλώλ, ησλ πνηακώλ θαη ησλ ζαιαζζώλ, ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ δελ θαηαβαίλεη πνηέ θάησ από 4 ν C. ΘΔΡΜΑΙΝΟΝΣΑ ΚΑΙ ΦΤΥΟΝΣΑ ΣΑ ΑΔΡΙΑ (ΓΙΑΣΟΛΗ ΤΣΟΛΗ) Σα αέξηα ζώκαηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη. Η δηαζηνιή ησλ αέξησλ ζσκάησλ κε ηελ αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο εμεγείηαη σο εμήο: Αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ελόο αέξηνπ ζώκαηνο ζεκαίλεη αύμεζε ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο θαη αύμεζε ηεο ηαρύηεηαο ησλ κνξίσλ ηνπ κε απνηέιεζκα ηελ απνκάθξπλζε ηνπ ελόο από ην άιιν. Σα κόξηα δειαδή απαηηνύλ θαη πεηπραίλνπλ κεγαιύηεξν ρώξν γηα ηηο θηλήζεηο ηνπο. Μαθξνζθνπηθά απηό πξνθαιεί αύμεζε ηνπ όγθνπ ηνπ αεξίνπ, δειαδή ηε δηαζηνιή ηνπ. Καηά ηε δηαζηνιή απμάλεηαη ν θελόο ρώξνο κεηαμύ ησλ κνξίσλ θαη όρη ην κέγεζόο ηνπο. Η κάδα ηνπ ζώκαηνο παξακέλεη ζηαζεξή θαη άξα ε ππθλόηεηά ηνπ ειαηηώλεηαη. Σν αληίζεην ζπκβαίλεη όηαλ ηα αέξηα ςύρνληαη:έρνπκε κείσζε ηνπ όγθνπ ηνπ αεξίνπ δειαδή ηε ζπζηνιή ηνπ. Η δηαζηνιή ησλ αεξίσλ είλαη αλάινγε: Με ηε κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο Με ηνλ αξρηθό όγθν ηνπ αεξίνπ Γελ εμαξηάηαη από ην είδνο ηνπ αεξίνπ. Σα αέξηα δηαζηέιινληαη θαη ζπζηέιινληαη πεξηζζόηεξν από ηα πγξά.

12 Γηαζηνιή πζηνιή 12 Π 1 ν : Γηαζηνιή πζηνιή αεξίσλ Σα ειαζηηθά ησλ απηνθηλήησλ ηα θνπζθώλνπκε ιηγόηεξν ην θαινθαίξη απ` όηη ην ρεηκώλα. Γηαηί; Σα αέξηα, όηαλ ζεξκαίλνληαη δειαδή παίξλνπλ ελέξγεηα, δηαζηέιινληαη θαη όηαλ ςύρνληαη δειαδή δίλνπλ ελέξγεηα, ζπζηέιινληαη. Π 2 ν : Σν κπνπθάιη πνπ «αλαπλέεη» ηελ άθξε ηνπ ζσιήλα, ζρεκαηίδεηαη κηα ζαπνπλόθνπζθα, ιόγσ δηαζηνιήο ηνπ αέξα ηνπ κπνπθαιηνύ.

13 Γηαζηνιή πζηνιή 13 Π 3 ν : Σν κπνπθάιη ζην θνκκσηήξην Μέζα ζην ρξσκαηηζκέλν λεξό ηνπ πνηεξηνύ ζρεκαηίδνληαη θπζαιίδεο, ιόγσ δηαζηνιήο ηνπ αέξα ηεο ζθαηξηθήο θηάιεο. Σν ρξσκαηηζκέλν λεξό κπαίλεη κέζα ζην ζσιελάθη θαη ζηε ζπλέρεηα ζηε ζθαηξηθή θηάιε. Δμήγεζε: ξίρλνληαο θξύν λεξό ζηε ζθαηξηθή θηάιε, ν αέξαο πνπ βξηζθόηαλ ζ` απηήλ, ςύρζεθε, έπαζε ζπζηνιή θαη ν όγθνο ηνπ κίθξπλε. Σν ρξσκαηηζκέλν λεξό ηνπ πνηεξηνύ, «άξπαμε ηελ επθαηξία» θαη «βξίζθνληαο ρώξν» κπήθε ζην ζσιελάθη θαη ζηε θηάιε κε ηε βνήζεηα ηεο αηκνζθαηξηθήο πίεζεο, ε νπνία αζθνύληαλ ζηελ ειεύζεξε επηθάλεηά ηνπ λεξνύ θαη κεηαδόζεθε ακεηάβιεηε ζε όια ηα ζεκεία ηνπ.