Građevinska fizika
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
(
)
(

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
a
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

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