ГРАЂЕВИНСКА

 

ФИЗИКА

 

 

1

a(t)

b(

t)

ТЕРМИКА

 

Термичко

 

ширење

 

 

Сва

 

тела

 (

сем

 

воде

се

 

шире

 

при

 

загревању

 (

вода

 

се

 

скупља

 

кад

 

се

 

греје

 

од

 

0

 

до

 

4 ). 

Разлог

 

за

 

ово

 

је

 

повећање

 

средње

 

удаљености

 

између

 

вибрирајућих

 

молекула

Наиме

порастом

 

температуре

 

расте

 

средња

 

кинетичка

 

енергија

 

молекула

 

па

 

се

 

они

 

више

 

међусобно

 

удаљавају

 

у

 

пољу

 

привлачних

 

сила

 

хемијских

 

веза

 

које

 

их

 

држе

 

на

 

окупу

Ово

 

повећање

 

посматрано

 

на

 

макро

 

нивоу

 

представља

 

бубрење

  (

или

 

повећање

 

линеарних

 

димензија

 

тела

). 

Експериментално

 

је

 

утврђено

 

да

 

ово

 

повећање

 

зависи

 

од

 

природе

 

материјала

степена

 

загревања

 

и

 

димензија

 

тела

 

пре

 

загревања

Сем

 

ширења

загревање

 

може

 

да

 

промени

 

и

 

еластична

 

својства

 

материјала

нпр

Челик

 

на

 

C

768

па

 

затим

 

на

 

C

911

 

итд

мења

 

просторни

 

распоред

 

атома

 

тј

тип

 

кристалне

 

решетке

 (

челик

 

је

 

поликристални

 

материјал

). 

Ова

 

промена

 

изазива

 

драстично

 

смањење

 

Јунговог

 

модула

 

еластичности

 

и

 

модула

 

торзије

 

Линеарно

 

ширење

 

шипке

 

 

Ако

 

температурски

 

интервал

 

загревања

 

није

 

исувише

 

велики

 (

стотинак

 

степени

експериментално

 

је

 

утврђена

 

линеарна

 

зависност

 

димензија

 

од

 

степена

 

загрејаности

Шипка

 

дужине

 

0

l

 

на

  C

0

 

загрејана

 

до

 

температуре

 

t

 

има

 

дужину

t

l

t

l

1

)

(

0

,  

 

C

1

 

линеарни

 

коефицијент

 

термичког

 

ширења

.  

За

 

већину

 

конструктивних

 

материјала

 

 

има

 

вредност

 

од

 

C

1

6

10

 

до

 

C

1

5

10

Дакле

има

 

малу

 

вредност

Челик

 

и

 

бетон

 

имају

 

исту

 

вредност

 

 

Термичко

 

ширење

 

плоче

 

 
 

)

1

(

)

1

(

)

(

)

(

)

(

0

0

t

b

t

a

t

b

t

a

t

S

 

)

2

1

(

)

1

(

)

(

2

2

0

2

0

0

t

t

S

t

b

a

t

S

 

t

t

t

2

1

2

2

2

2





 

 

                                                                                     

2

2

t

 

може

 

да

 

се

 

занемари

 

у

 

односу

 

на

 1 

и

 

t

2

 

па

 

важи

 

формула

)

2

1

(

)

(

0

t

S

t

S

 

ГРАЂЕВИНСКА

 

ФИЗИКА

 

 

2

a(t)

b(

t)

c(t)

Термичко

 

ширење

 

паралелопипеда

 

 
 

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

(

)

(

)

(

)

(

0

0

0

t

c

t

b

t

a

t

c

t

b

t

a

t

V

   

3

0

0

0

)

1

(

)

(

t

c

b

a

t

V

 

)

3

3

1

(

)

(

3

3

2

2

0

t

t

t

V

t

V

 

t

t

t

t

t

t

3

1

3

3

1

3

3

3

3

3

2

2

2

2









  

 

 

2

2

3

t

 

и

 

3

3

t

 

можемо

 

занемарити

 

у

 

односу

 

на

 1 

и

 

t

3 , 

па

 

важи

 

формула

 

)

3

1

(

)

(

0

t

V

t

V

 

 
 

Термичко

 

напрезање

 

материјала

 

 

Посматрамо

 

греду

 

дужине

 

0

l

 

укљештену

 

непомичним

 

ослонцима

 

као

 

на

 

слици

 
 
 
 
 
 

Изводимо

 

израз

 

за

 

силу

 

напрезања

 

у

 

шипци

 

када

 

се

 

она

 

загреје

 

од

 

температуре

  C

0

 

до

 

температуре

 

t

0

l

 

је

 

дужина

 

шипке

 

на

 

C

0

Услед

 

загревања

 

шипка

 

не

 

може

 

да

 

се

 

издужи

 

због

 

чега

 

у

 

њој

 

настаје

 

напон

тј

пораст

 

одбојне

 

силе

 

између

 

молекула

 

материјала

 
 
 

t

l

l

t

l

l

t

l

t

l

t

l

0

0

0

0

)

(

)

1

(

)

(

 

 

background image

ГРАЂЕВИНСКА

 

ФИЗИКА

 

 

4

који

 

удара

 

у

 

зид

 

се

 

може

 

сматрати

 

као

 

онај

 

који

 

се

 

издваја

 

из

 

целине

 

гаса

 

па

 

на

 

њега

 

делује

 

привлачна

 

сила

 

која

 

тежи

 

да

 

га

 

врати

 

назад

тј

успорава

 

га

 

на

 

путу

 

ка

 

зиду

чиме

 

његов

 

удар

 

чини

 

блажим

а

 

притисак

 

нижим

Показује

 

се

 

да

 

је

 

ублажење

 

удара

 

сразмерно

 

квадрату

 

концентрације

 

молекула

а

 

обрнуто

 

сразмерно

 

запремини

 

гаса

тј

.: 

2

2

v

n

a

p

p

id

real

 (

одавде

 

закључујемо

 

да

 

је

 

и

 

2

2

v

n

a

 

притисак

n

 

концентрација

 

3

 

m

molekula

broj

v

 

специфична

 

запремина

 

гаса

 

 

kg

m

3

a

 

позитивна

 

физичка

 

константа

 

 

Уношењем

 

корекција

једначина

 

постаје

m

m

real

n

RT

n

b

V

v

n

a

p

:

        

1

2

2





 

RT

n

b

n

V

v

n

a

p

m

m









1

2

2

 

RT

b

v

v

n

a

p





2

2

 - 

Ван

 

дер

 

Валсова

 

једначина

 

a

 

и

 

b

су

 

константе

 

које

 

ћемо

 

одредити

 

преко

 

критичног

 

стања

 

гаса

 

Често

 

једначину

 

пишемо

 

и

 

у

 

облику

:        

)

(

v

p

  

                                                                        

2

2

)

(

v

an

b

v

RT

v

p

         

 
 
 
                 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

v

 

ГРАЂЕВИНСКА

 

ФИЗИКА

 

 

5

]

[

K

T

trojne

T

]

[

3

kg

m

v

K

v

]

[

Pa

p

K

p

]

[

Pa

p

su

bli

ma

cija

kr

iva

 kl

ju

č

an

ja

kr

iv

to

pl

je

nj

a

č

vrsto

te

č

no

para

E

A

D

T

1

T

2

>T

1

T

K

>T

2

C

B

S

M

K

K (

kriti

č

na ta

č

ka

)

trojna ta

č

ka

Ендрјусове

 

криве

 

стања

 

паре

 

чисте

 

супстанце

 

(Thomas Andrews, 1813-1885) 

 
 
 
 
 
                        

 

 

      

 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
                   

 

      

 

 

 

 

 

   

 

    

 
 
 

На

 

сликама

 

су

 

дијаграми

 

зависности

 

притиска

 

чисте

 

супстанце

 

у

 

функцији

 

чисте

 

запремине

  )

(

v

 

и

 

температуре

 

)

(

T

.  

v

 

је

 

запремина

 

једног

 

килограма

 

супстанце

 

на

 

притиску

 

p

 

и

 

температури

 

T

Испрекидана

 

крива

 

Е

-

М

 

је

 

граница

 

између

 

чврсте

 

и

 

течне

 

фазе

 

супстанце

Ако

 

је

 

стање

 

супстанце

 

на

 

овој

 

кривој

 – 

почиње

 

топљење

 (

тачка

 

М

 – 

melting

). 

Из

 

чврсте

 

фазе

 

у

 

ову

 

тачку

ако

 

је

 

const

T

долазимо

 

повећањем

 

специфичне

 

запремине

 

v

тј

смањењем

 

спољашњег

 

притиска

  (

када

 

смањујемо

 

спољашњи

 

притисак

 

тела

 

бубре

). 

Док

 

се

 

супстанца

 

топи

 

температура

 

јој

 

је

 

константна

 (

и

 

притисак

 

је

 

константан

све

 

до

 

тачке

 

S

 

у

 

којој

 

је

 

дошло

 

до

 

потпуног

 

топљења

Дакле

од

 

M

 

до

 

S

 

имамо

 

топљење

при

 

чему

 

не

 

долази

 

до

 

загревања

  (

доведена

 

топлота

 

се

 

троши

 

на

 

раскидање

 

хемијских

 

веза

 

у

 

чврстом

 

стању

). 

Гледано

 

у

 

контра

 

смеру

  (

од

 

S

 

ка

 

M

), 

овај

 

део

 

изотерме

 

представља

 

очвршћавање

 

(

отуда

 

ознака

 

S

solidification

). 

Стање

 

супстанце

 

на

 

сегменту

 

S

M

 

је

 

смеша

 

чврстог

 

и

 

течног

 

агрегатног

 

стања

 

на

 

истом

 

притиску

 

и

 

температури

. (

Са

 

графика

 

видимо

 

да

 

температура

 

топљења

 

зависи

 

од

 

притиска

!) 

Тачка

 

M

 

је

 

изнад

 

тачке

 

E

што

 

значи

 

да

 

се

 

почетак

 

топљења

 

при

 

вишим

 

температурама

 

топљењадешава

 

при

 

вишем

 

притиску

Ако

 

је

 

притисак

 

врло

 

мали

и

 

температура

 

топљења

 

је

 

врло

 

мала

  (

види

 

тачку

 

E

). 

Генерално

сваку

 

фазну

 

трансформацију

 

прати

 

константан

 

притисак

 

и

 

температура

а

 

утрошена

 

или

 

ослобођена

 

топлота

 

иду

 

на

 

раскидање

 (

формирање

хемијске

 

везе

Сада

 

посматрамо

 

сегмент

 

B

S

који

 

представља

 

течност

 

при

 

константној

 

температури

чије

 

стање

 

мењамо

 

на

 

начин

 

да

 

она

 

прокључа

 (

обарамо

 

притисак

). 

У

 

тачки

 

B

 

почиње

 

background image

ГРАЂЕВИНСКА

 

ФИЗИКА

 

 

7

T

K

K

]

[

Pa

p

K

p

]

[

3

kg

m

v

K

v

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Видимо

 

да

 

изотерма

 

K

T

 

тангира

 

испрекидану

 

криву

 

и

 

да

 

је

 

други

 

извод

 

изотерме

 

у

 

тачки

 

K

 

једнак

 

нули

  (

превојна

 

тачка

). 

Испрекидани

 

део

 

графика

 

представља

 

Ван

 

дер

 

Валсову

 

једначину

 

стања

па

 

у

 

тачки

 

K

 

има

 

први

 

извод

 

једнак

 

нули

Дакле

у

 

тачки

 

K

 

је

0

)

(

dv

v

dp

 

0

)

(

2

2

dv

v

dp

 

0

)

(

2

)

2

(

)

)(

1

(

)

(

2

3

2

3

2

2

2

2

1

b

v

RT

v

an

v

an

b

v

RT

v

an

b

v

RT

dv

d

dv

dp

 

      

 

2

3

2

)

(

2

b

v

RT

v

an

………………………………………………………………………………(1) 

 

0

)

(

2

6

)

(

2

3

4

2

2

3

2

2

2

b

v

RT

v

an

b

v

RT

v

an

dv

d

dv

p

d

 

      

 

3

4

2

)

(

2

6

b

v

RT

v

an

……………………………………………………………………………....(2) 

 

(1)/(2):  

3

2

4

2

3

2

)

(

2

)

(

6

2

b

v

RT

b

v

RT

v

an

v

an

 

 

2

3

b

v

v

 

 

v

b

v

2

3

3

 

b

v

3

 

Želiš da pročitaš svih 77 strana?

Prijavi se i preuzmi ceo dokument.

Ovaj materijal je namenjen za učenje i pripremu, ne za predaju.

Slični dokumenti