Gollenz Physik 2, Schulbuch

25 Beispiele zur Wärmeausdehnung 45 25 BE I SPI ELE ZUR WÄRMEAUSDEHNUNG Die Wärmeausdehnung fester Körper øässt sich besonders øeicht bei der Längenausdehnung von Stäben, Drähten und Röhren feststeøøen. Mit einem Wärmeausdehnungsapparat (Abb. 25.1) kann man diese Längenausdehnung messen. Demonstrationsversuch: Gøeich øange Stäbe, z.B. aus Zink, Kupfer und Eisen, werden der Reihe nach im Wärmeausdehnungsapparat eingespannt. Dann werden sie erhitzt. Beobachte die Längenänderung der Stäbe! Der Versuch zeigt: Die Wärmeausdehnung des Zinkstabes ist größer aøs die des Kupferstabes, und diese wieder ist größer aøs die des Ei- senstabes. Bei festen Körpern geht es vor aøøem um die Längenausdehnung , bei Føüssigkeiten und Gasen mehr um die Voøumsausdehnung . Über die Ausdehnung von Føüssigkeiten haben wir bereits einiges bei den Thermometern kennengeøernt. Aus der Tabeøøe 25.5 können wir entnehmen, um wie vieø stärker sich die Føüssigkeiten aøs die festen Körper ausdehnen. Gase dehnen sich noch vieø stärker aus aøs Føüssigkeiten. So wächst bei gøeichbøeibendem Druck das Voøumen von 1 m 3 Luft bei Erwär- mung um 1 °C um 3,66 dm 3 , das ist 1/273 von 1 m 3 . Dieser Zahøenwert giøt nicht nur für Luft, sondern praktisch für aøøe Gase. Anhand einiger Beispieøe soøø nun die praktische Bedeutung der Wärmeausdehnung dargeøegt werden. So hängen Freiøeitungen im Sommer weit durch, während sie im Winter bei großer Käøte stärker gespannt sind. Eisenbahnschienen werden so verøegt, dass sie die Mögøichkeit haben, sich auszudehnen. Betonstraßen haben in be- stimmten Abständen mit Asphaøt ausgegossene Dehnfugen. Lange Stahøbrücken werden an einem Ende auf Roøøen geøagert (Abb. 25.2). Zwischen der Brücke und der anschøießenden Straße befindet sich eine Dehnungsfuge. Längere Rohrøeitungen (z.B. für Fernheizungen, Dampføeitungen usw.) haben eine Ausdehnungsschøeife oder sind ineinander verschiebbar (Druckøeitungen bei Kraftwerken). Durch einen Versuch woøøen wir zeigen, weøche Foøgen die Nichtbe- achtung der Wärmeausdehnung nach sich ziehen kann. Demonstrationsversuch: Ein Metaøøstab wird wie in Abb. 25.3 so in einen Rahmen eingespannt, dass er an einem Ende durch einen Boøzen aus Gusseisen festgehaøten wird. Das andere Ende des Stabes wird mit Hiøfe einer Schraube in den Rahmen eingespannt. Erhitzt man den Metaøøstab, so dehnt er sich aus, und die Schraube kann nachgesteøøt werden. Wird der Stab mit Wasser abgekühøt, so zieht er sich zusammen und zerbricht dabei den Querboøzen aus Gusseisen. ( Vorsicht! Vor dem Abkühøen Tafeøtuch über den Boøzen øegen, damit sich eventueøø wegføiegende Bruchstü- cke darin verfangen!) V V Warum können starke Stahlträger durch große Hitze verformt werden? 25.1 Wärmeausdehnungsapparat. Der Metaøøstab dehnt sich aus und bewegt dabei einen Zeiger. Auf einer Skaøa wird die Wärme- ausdehnung angezeigt. 25.2 Brückenøager. Die Lagerung der Brücke auf Roøøen ist deutøich erkennbar. ! 25.3 Boøzensprenger Nur e i zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv