Thermische Ausdehnung

Temperatur zurück

tollLeifi Physik - Ausdehnung bei Erwärmung

Beispiele entnommen aus:  © Leifiphysik

Was geschieht im allgemeinen, wenn ein fester Körper erwärmt wird? Welche Aussagen sind richtig
a) Die Dichte des Körpers wird geringer.
b) Das Gewicht des Körpers nimmt ab.
c)  Das Volumen des Körpers nimmt zu.
d) Das Gewicht des Körpers bleibt gleich.
e) Die Dichte des Körpers nimmt zu.

Wärmeausdehnung

©Leifiphysik

Die Kugel passt bei 50°C gerade nicht durch den Ring. Was kann man tun?

a) Die Kugel abkühlen lassen.
b) Die Kugel erhitzen.
c) Den Ring abkühlen
d) Den Ring erhitzen.
e) Man kann gar nichts machen.

 
Ein Mast in der Sonne
©Leifiphysik
In welche Richtung biegt sich eine einseitig durch die Sonne erhitzte Stange?
a) Sie biegt sich gar nicht.
b)  Sie biegt sich auf die Sonne zu.
c) Sie biegt sich von der Sonne weg
 

Bimetallstreifen 

Wähle aus der Liste aus und du erfährst sofort ob die Antwort richtig oder falsch ist. Man kann nun so lange probieren bis man die richtige Antwort findet oder man klickt auf das ? und es erscheint die richtige Lösung. 

Für die Längenausdehnungszahlen gilt: aZn > aAl > aFe

Bimetall Eisen-Eisen

Der Bimetallstreifen biegt sich

Bimetall Eisen-Zink

Der Bimetallstreifen biegt sich

Bimetall Alu-Eisen
©Leifiphysik

Der Bimetallstreifen biegt sich

Noch mehr Beispiele : http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph09/materialseiten/01_ausdehnung.htm

Längenausdehnung

Thomas Schreffl
http://magnet.atp.tuwien.ac.at/ts/fhpw/thermo.pdf

Material a [K-1]
Aluminium 24.10-6
Eis 51.10-6/37
Glas 9.10-6
Kupfer 17.10-6
Stahl und Beton 12.10-6

Typische Werte des Ausdehnungskoeffizienten

Metalle zwischen 10-6 und 10-5 K-1.

Flüssigkeiten sind sie etwa um den Faktor 10 größer.

 

Beispiele:

  1. Eine freitragende 100m lange Brücke besteht aus Stahl. Um wie viel unterscheiden sich die Brückenlängen im Winter (-25°C) und im Sommer (+35°C)?
    Geg.: DT=60K; a=12.10-6 K-1
    DL = 12.10-6 K-1.100m.60K=0,072m
    Die Stahlbrücke ändert ihre Länge um 72mm
  2. Angenommen, die Deutsche Bundesbahn hätte beim Ausbau der 290 km langen ICE-Strecke zwischen Berlin und Hamburg einen zusammenhängenden Strang Stahl für die Gleise verwendet. Um welche Länge würde sich das Gleis zwischen dem kältesten Wintertag (-20°C) und dem wärmsten Sommertag (34 °C) ausdehnen?
    Der lineare Ausdehungskoeffizient von Stahl ist aStahl = 1,2·10-5 K-1.
    Lösung

Volumsausdehnung

Beispiel

  1. Ein rechteckiger Benzinkanister hat eine Grundfläche von 15,8 cm mal 11,9 cm. Er enthält 1,30 Liter Benzin. Um wie viele Millimeter steigt der Benzinspiegel an, wenn die Temperatur um 34,0 °C steigt?
    Der Koeffizient der Volumenausdehnung von Benzin ist 9,5·10-4 K-1.
    Vernachlässigen Sie die Ausdehnung des Kanisters.
    Lösung

Versuche zur  Längenausdehnung

Hier eine einfache Anordnung, mit der man die Längenausdehnung eines Drahtes beobachten kann. Die Stecknadel dient als Drehlager.

Siehe auch:

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph09/versuche/01laengen_fest/laengenfest.htm

http://www.physik.uni-muenchen.de/didaktik/U_materialien/leifiphysik/web_ph09/heimversuche/01ausdehnung/index.htm

Quellen:

http://magnet.atp.tuwien.ac.at/ts/fhpw/thermo.pdf

http://www.bg-reithmann.asn-ibk.ac.at/lehr/eisenzopf/eisenzopf.htm

zum Seitenanfang

Lösung Beispiel 2:
DT = 54 K, so dass DL = 1,2·10-5 K-1 · 290 000 m · 54 K = 190 m .
zurück

Lösung Beispiel 3:

Die Volumenänderung bei einer Temperaturdifferenz T bei einem Koeffizienten der Volumenausdehnung ist

DV = g DT .V .=9,5·10-4 K-1.34K.1.3dm3=0,04199 dm3
Grundfläche A = 1,58.1,19dm2=1,8802dm2

Dh = DV / A= 0,0223dm=2,23mm
zurück

zum Seitenanfang

E-Mail: BRG Ried i. I - Physikauswahl Aktualisiert am 03.08.2003