Sbírka fyzikálních pokusů

Zahřívání hliníkové desky s otvorem

Pokus číslo: 2050

• Cíl pokusu

  Máme hliníkovou desku, která má uprostřed kulatý otvor. Cílem pokusu je ukázat, co se s otvorem bude dít, pokud desku budeme zahřívat.

• Teorie

  Většina látek při zahřívání zvětšuje svůj objem. Zahříváme–li hliníkovou destičku nad svíčkou, destička se roztahuje. Tento jev nazýváme teplotní roztažnost.

  Mějme tyč délky l₀ při teplotě t₀. Zahřejeme–li ji na teplotu t, tyč se prodlouží na délku l. Délku tyče l po zahřátí vypočítáme ze vztahu

  \[l = l_{0}(1+αΔt),\]

  kde α je součinitel teplotní délkové roztažnosti. Tento vztah platí pro předměty, jejichž jeden rozměr je výrazně větší, než zbylé dva.

  Destička má uprostřed otvor o průměru d₀ při teplotě t₀. Zahřejeme–li tuto destičku na teplotu t, otvor se zvětší. Průměr otvoru d po zahřátí vypočítáme ze vztahu

  \[d = d_{0}(1+αΔt).\]

  Při zahřívání hliníkové destičky se zahřívá také kulička umístěná v otvoru prostřed destičky. Kulička se dotýká destičky jen velmi malou plochou. Roztahování kuličky tedy vzhledem k roztahování destičky můžeme zanedbat.

  Úlohu k tomuto pokusu najdete zde: Změna rozměrů kovové desky při zahřívání.

• Pomůcky

  • kovová deska s kulatým otvorem (my jsme použili desku z duralu/hliníku)

  • držák

  • kulička, jejíž průměr je o malý kousek větší, než průměr otvoru v nezahřáté desce

  • svíčka

  • zapalovač

  • měkký předmět, na který kuličku necháme spadnout (použili jsme kousek látky)

  

• Postup

  1. Kovovou destičku připevníme do držáku tak, aby byla rovnoběžně se stolem.

  2. Do otvoru umístíme kuličku, která otvorem nepropadne.

  3. Pod destičku postavíme svíčku a zapálíme ji.

  4. Destička se za chvíli ohřeje, otvor se zvětší a kulička jím propadne.

  5. Svíčku odstraníme. Teplota destičky klesne, otvor se zmenší a kulička nepropadne.

  

• Vzorový výsledek