Температурное расширение капельных жидкостей

Это свойство проявляется в увеличении объема жидкости при повышении ее температуры и характеризуется коэффициентом температурного расширенияβ_t.Коэффициент β_t выражает относительное увеличение объема жидкости при увеличении температуры на 1 градус, то есть

, (7.1)

где W – первоначальный объем жидкости; ΔW – изменение этого объема при повышении температуры на величину Δt. В данном случае имеется в виду изобарический коэффициент β_t – т.е. при изменении температуры давление остается постоянным. Коэффициент β_t капельных жидкостей незначителен; так, для воды при температуре от 10 до 20ºС и давлении 10⁵ Па, β_t = 0,0015¹/ град. Необходимо тут же заметить, что для воды от 0ºС до 4ºС наблюдается аномальное поведение – при увеличении температуры ее объем уменьшается. Строго говоря, β_t являлся бы постоянной величиной в широком интервале температур при условии линейной зависимости ΔW от Δt, чего на самом деле не наблюдается. В ряде расчетов по теплоснабжению влияние температуры на плотность необходимо учитывать, свойство жидкостей изменять свой объем при изменении температуры используется в термометрах.

Задача 7.1. Жидкость нагревают от температуры t₁ до t₂ (t₂ > t₁, Δt = t₂ – t₁). Определить ее плотность r₂ при температуре t₂, если при температуре t₁ плотность равна ρ₁; коэффициент температурного расширения равен β_t.

Решение. Зависимость (7.1) приведем к виду

β_tW₁∆t=∆W= W₂-W₁, откуда следует W₂= W₁(1+ β_t∆t).

Учитывая (5.1), последнее равенство перепишем так

m/ρ₂= m/ρ₁(1+ β_t·∆t),

или, в окончательном виде

ρ₂=ρ₁/(1+ β_t·∆t).