1. Тепловое расширение

Тепловое расширение  -  изменение  размеров  тела  в  процессе  его изобарического  нагревания  (при  постоянном давлении).  Количественно тепловое  расширение   характеризуется   температурным   коэффициентом объемного расширения B=(1/V)*(dV/dT)p, где V - объем, T - температура, p - давление. Для большинства тел B>0 (исключением является, например, вода,  у  которой  в  интервале  температур  от  0 C до 4 C B<0).  Для идеального газа B=1/T,  у жидкостей и твердых тел зависимость B  от  T значительно  слабее.  Для  твердых тел наряду с B вводят температурный коэффициент линейного расширения a,  равный  отношению  относительного изменения   длины   тела   вдоль   рассматриваемого   направления  при изобарическом    нагревании    тела    к    приращению    температуры: a=(1/l)*(dl/dT)p, где l - длина тела. Для изотропных тел B=3a [3].

Области применения теплового расширения

Тепловое расширение  нашло  свое применение в различных современных технологиях.

В частности  можно сказать о применении теплового расширения газа в теплотехники.  Так,  например,  это явление  применяется  в  различных тепловых   двигателях,   т.е.  в  двигателях  внутреннего  и  внешнего сгорания:  в  роторных  двигателях,   в   реактивных   двигателях,   в турбореактивных  двигателях,  на газотурбинных установках,  двигателях Ванкеля,  Стирлинга,  ядерных силовых установках.  Тепловое расширение воды  используется  в  паровых турбинах и т.д.  Все это в свою очередь нашло  широкое  распространение   в   различных   отраслях   народного хозяйства.

Например, двигатели   внутреннего    сгорания    наиболее    широко используются   на   транспортных   установках  и  сельскохозяйственных машинах.  В стационарной  энергетике  двигатели  внутреннего  сгорания широко  используются  на  небольших  электростанциях,  энергопоездах и аварийных энергоустановках. ДВС получили большое распространение также в  качестве  привода  компрессоров  и насосов для подачи газа,  нефти, жидкого топлива и т.п.  по трубопроводам, при производстве разведочных работ,  для привода бурильных установок при бурении скважин на газовых и нефтяных промыслах.

Турбореактивные двигатели широко распространены в авиации.  Паровые турбины - основной двигатель для привода электрогенераторов на ТЭС.

Применяют паровые турбины также для привода центробежных воздуходувок, компрессоров и насосов.  Существуют даже паровые автомобили, но они не получили распространения из-за конструктивной сложности.

Тепловое расширение применяется также в  различных  тепловых  реле, принцип  действия  которых  основан  на  линейном  расширении трубки и стержня,  изготовленных  из  материалов  с   различным   температурным коэффициентом линейного расширения.