Állapotváltozások » Fa hőtágulása

Jelenség leírása

Mérjük meg a fa hõtágulási együtthatóját szálirányban és a szálra merõleges irányban!

Eszközök

falécek, hőmérő

Magyarázat

A mérésnél hõmérsékleteket és távolságokat kell meghatároznunk. Az elõbbi viszonylag könnyebb, a kicsiny távolságnövekedés mérése azonban nehéz feladat. A hõtágulás során bekövetkezõ hosszváltozás arányos a hõmérsékletváltozással és a test eredeti hosszával. A hosszváltozás általában igen kicsiny, tehát vagy nagyon pontosan kell mérnünk, vagy valamilyen módszerrel meg kell növelnünk a mért effektust. Természetes gondolat, hogy jó hosszú test hosszváltozását mérjük, vagy nagyon megváltoztatjuk a test hõmérsékletét. Gáspár Merse Elõd (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn. 12. o.t.) egy balatoni vitorlás árbocrúdjának hosszát mérte kora reggel, déli hõségben és késõ este. Ugyancsak megmérte egy nagyobb faszobor talapzatának kerületét, s annak változásából a szálirányra merõleges hõtágulási együtthatóra következtetett. Ezeknél a méréseknél nem szabad megfeledkezni arról, hogy a mérõeszköz (pl. a mérõszalag) hossza is megváltozik a hõmérsékletváltozás hatására; ez azonban ismert hõtágulású fémeknél kiszámítható és a mérés kiértékelésénél figyelembe vehetõ.

Kóspál Ágnes (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn. 12. o.t.) a precíziós mérési módszert választotta. Vaslapra két deszkadarabot csavarozott, egy nagyobbat az egyik szélénél rögzítve és egy kisebbet. A deszkák szabad végébe egy-egy zsilettpengét rögzített, és a pengéket úgy állította be, hogy közöttük egy nagyon vékony rés maradjon csupán. Ennek a résnek a méretét, a méretének megváltozását mérte fényinterferencia módszerével. A résre ismert hullámhosszúságú lézerfényt bocsátott, és mérte az elhajlási rendek helyeit, melyekbõl a rés távolságára tudott következtetni. A mérést megismételte különbözõ hõmérsékletû szobában, kályha tetejére helyezve az eszközt, továbbá szabadban is. Az alaplap (vaslemez) hõtágulását táblázatbeli adatok felhasználásával kiszámította és a mérési adatokból levonta. Sok mérés kiértékelése után azt találta, hogy szálirányra merõlegesen a fa hõtágulási együtthatója (44\pm13).10-6 K-1, szálirányban pedig (-6\pm4).10-6 K-1. Szálirányban tehát a fa ,,hõtágulása'' negatív, a felmelegített fa összehúzódik! Szálirányra merõlegesen a fa hõtágulása viszonylag nagy, a vasénak kb. 4-szerese.

Tamás Levente (Marosvásárhely, Bolyai Farkas Líceum 11. évf.) vízszintes helyzetû, két oldalán függõleges rudakkal alátámasztott zsebtükörre lézerfényt ejtett, s a visszavert sugarat a falon észlelte. Amikor az egyik alátámasztó farudat felmelegítette, a tükör kicsit megbillent. (A melegítést vízfürdõvel oldotta meg, a fa átnedvesedését csomagolással és zsírozással próbálta megakadályozni.) Fénymutató segítségével mérte a tükör elfordulásának szögét, abból és a többi hosszúságadatból pedig ki tudta számítani a fa hõtágulási együtthatóját.

Hegedûs Ákos (Pécs, Ciszterci Nagy Lajos Gimn., 11. o.t.) bútorlapból kifûrészelt egy-egy 10 x30 cm-es darabot, az egyiket a hosszabb oldallal párhuzamos száliránnyal, a másikat arra merõlegesen futó szálakkal. A falapra íjszerûen enyhén meghajlított fényszalagot csavarozott, és különbözõ hõmérsékleteken mikrométer órával mérte a fémszalag kidudorodását. A hõmérsékletet gáztûzhely sütõjében 20 oC és 200 oC között (tehát nagy tartományban) változtatta, a hosszváltozást (melyet a szinuszgörbe amplitúdójából és a görbe ívhosszának számított értékébõl határozott meg) a mikrométerrel igen pontosan tudta mérni. Mérési adatai szerint a fa szálirányú hõtágulási együtthatója (4,9\pm0,3).10-6 K-1, a szálirányra merõlegesen pedig kb. 1 nagyságrenddel nagyobb: (4,87\pm0,09).10-6 K-1.

Hasonló módon (sütõ és mikrométer segítségével) mérte egy fahasáb méretváltozását Lengyel Tímea (Kaposvár, Munkácsy M. Gimn. 12. o.t.) is. Õ mindkét irányú hõtágulást negatívnak találta, s ezt a megfigyelést a fa víztartalmának csökkenésével hozta kapcsolatba.

Horváth György (Fazekas M. Fõv. Gyak. Gimn. 10. o.t.) fenyõdeszkából kivágott léceket sütõben egyenletesen átmelegített, majd egy 15 oC-os pincében a lassan kihûlõ léc árnyékának megfigyelésével mérte a hosszváltozást. A hõmérsékletet egy (a fába elõzõleg belefúrt lyukba helyezett) hõmérõvel folyamatosan ellenõrizni tudta.

Szerzők

  • Gnadig Péter

Forrás, irodalom, hivatkozás

  • Gárpár Merse Előd
  • Kóspál Ágnes
  URI STRING  
/show/205/F-E-E
  CLASS/METHOD  
show/index
  MEMORY USAGE  
618,936 bytes
  BENCHMARKS  
Loading Time Base Classes  0.0004
Controller Execution Time ( Show / Index )  0.0051
Total Execution Time  0.0055
  GET DATA  
No GET data exists
  POST DATA  
No POST data exists
  DATABASE:  kiserletek   QUERIES: 9   
0.0002   INSERT INTO `sessions` (`session_id`, `ip_address`, `user_agent`, `last_activity`) VALUES ('f7e1755b8b28a04bd6787d08a5a53c52', '18.116.51.117', 'Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko;', 1714007012) 
0.0005   SELECT `label`, trim(item) as item
FROM (`categories`) 
0.0007   SELECT *
FROM (`experiments`)
WHERE `eid` = '205' 
0.0004   SELECT *
FROM (`exp_kwd`)
JOIN `keywords` ON `keywords`.`path`=`exp_kwd`.`path`
WHERE `eid` = '205' 
0.0003   SELECT *
FROM (`exp_cat`)
JOIN `categories` ON `categories`.`label`=`exp_cat`.`label`
WHERE `eid` = '205' 
0.0002   SELECT `name`
FROM (`materials`)
WHERE `eid` = '205' 
0.0003   SELECT `source`
FROM (`sources`)
WHERE `eid` = '205' 
0.0002   SELECT *
FROM (`exp_authors`)
JOIN `authors` ON `exp_authors`.`monogram`=`authors`.`monogram`
WHERE `exp_authors`.`eid` = '205' 
0.0002   SELECT *
FROM (`media`)
JOIN `media_type` ON `media_type`.`format`=`media`.`format`
JOIN `exp_mda` ON `media`.`mid` = `exp_mda`.`mid`
WHERE `exp_mda`.`eid` = '205'