Thermische uitzetting
Summary
Materie is samengesteld uit atomen en moleculen. Deze deeltjes ondervinden temperatuureffecten in de vorm van agitatie.
Wanneer de temperatuur toeneemt, nemen de meeste materialen toe in volume. Op microscopisch niveau komt deze uitzetting overeen met een grotere afstand tussen de moleculen. Deze volumetoename noemen we uitzetting of expansie. Omgekeerd resulteert een temperatuurafname in samendrukking of compressie.
Deze eigenschap kan worden waargenomen bij alle toestanden van de materie, maar is vaak niet zichtbaar.
Klik op de knop met het label 'Moleculen' om in te zoomen.
Learning objectives
- Een geval van thermische uitzetting voor elk van de toestanden van de materie illustreren.
- Beginselen van de kinetische theorie van warmte (moleculaire thermische agitatie) duidelijk maken.
Scenario
De uitzettingscoëfficiënten zijn klein, ongeacht de gekozen materialen.
Daarom is dit onderwerp minder geschikt voor experimenten in de les omdat de verschijnselen moeilijk zijn waar te nemen.
Het verdient daarom de voorkeur om de toestanden van de materie (vast, vloeibaar, gas) van tevoren te behandelen.
Bij wijze van introductie wordt de animatie geprojecteerd zonder het molecuulmodel.
Vraag de leerlingen om in hun eigen woorden te beschrijven wat ze zojuist gezien hebben.
Hoe zou iemand dit verschijnsel kunnen verklaren?
De docent laat de animatie nogmaals, waarbij ditmaal wel het microscopisch niveau wordt getoond.
De verklaringen liggen op moleculair niveau
Dit verschijnsel is overal om ons heen, maar bij lage amplitudes, en verloopt vaak erg langzaam.
Om dit verschijnsel te illustreren zijn er andere voorbeelden die kunnen worden gebruikt, in de vorm van vragen:
- Er zijn ruimten tussen de sporen van een rails voor het opvangen van de effecten van thermische expansie.
- De elektriciteitskabels tussen hoogspanningsmasten hangen door zodat ze bestand zijn tegen het korter worden in de winter.
- In de woestijn kunnen de grote temperatuurvariaties tussen dag en nacht rotsen laten springen.
