diapazon-plus.ru
Физический закон расширения и сжатия вещества никогда нас не покидает и применяется в различных аспектах нашей жизни. Одним из таких аспектов является строительство железнодорожных путей, где необходимо учитывать свойство материала – расширение или сжатие при изменении температуры. В данной статье мы поговорим о том, почему длина рельса уменьшается при охлаждении.
Одной из главных причин сжатия рельса при охлаждении является термическая экспансия – явление, заключающееся в изменении размеров твердого тела под воздействием изменения температуры. Такое явление возникает из-за взаимодействия между атомами и молекулами внутри материала.
Когда рельс нагревается, атомы и молекулы внутри него начинают вибрировать с большей силой, что приводит к увеличению расстояния между ними и расширению материала. Однако, при охлаждении атомы и молекулы сокращают свою вибрацию и сближаются, что приводит к уменьшению расстояния между ними и сжатию материала. Именно поэтому длина рельса уменьшается при охлаждении.
Почему рельс сокращается в длину при охлаждении
Термальное расширение – это явление изменения размеров тела под воздействием температуры. Когда температура материала понижается, его молекулы движутся медленнее, а их среднее расстояние между собой уменьшается. В результате, рельс сокращается в длину.
Для понимания этого явления полезно знать, что материалы расширяются и сокращаются вдоль оси расширения, которая обычно является самой большой или наиболее свободной внутри материала. В случае рельса, осью расширения является его длина.
Сокращение длины рельса при охлаждении имеет практическое значение для железнодорожного транспорта. При строительстве и сборке железнодорожных путей учитывают этот факт. Рельсы устанавливают с определенным пространством между ними, чтобы компенсировать сокращение их длины при низких температурах.
Механизм сокращения
Когда сталь охлаждается, молекулы вещества замедляют свои движения и сближаются друг с другом. Это происходит из-за снижения энергии и количества теплового движения. В результате молекулы занимают меньше места и становятся плотнее.
Уменьшение длины рельса происходит из-за сокращения межатомных расстояний. Молекулы стали под воздействием холода сжимаются, что приводит к уменьшению расстояний между ними. Как результат, длина рельса сокращается.
Этот механизм сокращения действует на молекулярном уровне и основан на физических законах. Уменьшение длины рельса при охлаждении нужно учитывать при проектировании железнодорожных линий и строительстве путей, чтобы избежать проблем с устойчивостью и безопасностью движения поездов.
Влияние температуры на длину рельсов
При увеличении температуры рельсы прогреваются и расширяются. Это происходит из-за физического свойства материала, из которого они изготовлены. Когда рельсы нагреваются, атомы в них начинают двигаться быстрее и занимают больше места. Этот процесс называется тепловым расширением.
Однако, при охлаждении окружающей среды, происходит обратное — рельсы сжимаются и уменьшаются в длине. Это связано с тем, что атомы в материале рельса замедляются и занимают меньше места, что приводит к его сжатию.
Это явление имеет большое значение при строительстве и эксплуатации железнодорожных путей. При проектировании необходимо учитывать возможные изменения длины рельсов при изменении температуры, чтобы избежать непредвиденных проблем. Также, при монтаже рельсов применяют специальные техники, позволяющие компенсировать их расширение или сжатие, чтобы сохранить оптимальную длину пути.
Таким образом, температура окружающей среды оказывает влияние на длину рельсов, и это должно учитываться при строительстве и обслуживании железнодорожных путей. Знание данного явления позволяет предотвратить возникновение проблем и обеспечить безопасное и комфортное передвижение поездов.