Krowiorz

Wszystkie ciała pod wpływem wzrostu temperatury zwiększają swe wymiary, pod wpływem zimna kurczą się. Poza nielicznymi wyjątkami, do których zaliczamy w pierwszym rzędzie wodę, która po zamarznięciu i zamianie na lód ma w tej postaci większą objętość niż przed tym w wyższej temperaturze, prawo to jest powszechną regułą.

W życiu codziennym mało zwracamy na to uwagi, że ciała ogrzane zwiększają swe wymiary, gdyż rozszerzalność ciał pod wpływem przyrostu temperatury jest stosunkowo nieznaczna. A jednak cały szereg naszych konstrukcji wykonawczych jest z uwzględnieniem zmian kurczenia się przyrostu wymiarów. Szyny kolejowe układa się w taki sposób, by między nimi była zachowana szczelina obliczona i przewidziana w tym calu, by w czasie gorących dni lata wydłużająca się od gorąca szyna mogła się pomieścić. Wszystkie mosty żelazne, ułożone są na ruchomych łożyskach, aby w czasie kurczenia się lub wydłużania całej konstrukcji, mogły się swobodnie poruszać na swych filarach.

Rury centralnego ogrzewania w mieszkaniach muszą być ułożone na hakach lub w wałkach, tak umocowane w murze, by wydłużająca się rura od gorąca mogła się swobodnie poruszać.

Właściwość wydłużania się ciał pod wpływem nagrzania była znana choćby kowalom od najdawniejszych czasów. Kowal pragnący nałożyć obręcz żelazną na drewnianym kole, tak by te koło było silnie ściągnięte , nagrzewał ją przed tym w ogniu, nabijał na koło, a następnie szybko ostudzał. Kruszące się żelazo w chwili ostudzenia ściska tak mocno poszczególne części drzewne, że na długie miesiące koło może obijać twarde bruki bez obawy rozluźnienia się jego elementów.

Wszystkie te wiadomości z życia praktycznego, poprzeć można doświadczeniem laboratoryjnym, o ile szkoła posiada opisane poniżej przyrządy, które można zresztą sobie łatwo sporządzić.

Ułożoną na dwóch słupkach pałeczkę metalową, której jeden koniec połączony jest z ruchomą wskazówką a drugi usztywnia się nakrętką N. Pod metalową pałeczką zapalamy płomyki (gazowe lub spirytusowe) i nagrzewając obserwujemy co nastąpi. Ponieważ pałeczka na lewym końcu jest unieruchomiona , może się wydłużając przesuwać wyłącznie w kierunku na prawo. Tu napotyka na mniejsze ramię wskazówki i wprawia ją w ruch. Jeżeli na skali kątowej zauważyliśmy początkowe położenie strzałki, będziemy mogli w czasie nagrzewania obserwować jej ruch do góry i zanotować krańcowe górne położenie, a przy nagłym silnym oziębieniu, będziemy obserwowali ruch strzałki w dół (S).

Drugi jeszcze prostszy przykład składa się z kulki metalowej i pierścienia dokładnie dopasowanego do jej wymiarów. Kulka powinna przechodzić przez pierścień, o ile zarówno ona jak i pierścień mają taką samą temperaturę. Jeżeli kolkę nagrzejemy nad płomykiem i potrzymamy ją nad pierścieniem w chwili ogrzewania, to nie przejdzie ona przez pierścień, lecz na nim spocznie. Będzie to trwało tak długo, aż kulka oziębnie i wymiar jej zmniejszy się do jej dawnej średnicy.

Wydłużanie ciał pod wpływem ciepła przy małych różnicach temperatur, jak wspomnieliśmy, jest bardzo nieznaczne, co podaje nam niżej zamieszczona tabela.

Posiłkowanie się tą tabelą jest bardzo łatwe. Chcąc się np. dowiedzieć, o ile wydłuży się szyna kolejowa długości 10 metrów po ogrzaniu od 0′C., jak to bywa w naszym klimacie w zimie do 50′C., w gorące dnie letnie, liczymy tak:

Jeden metr szyny kolejowej po nagrzaniu o 50′C. Wydłuży się o 50 x 0,000011 = 0,000055 jej poprzedniej długości.

Ponieważ jeden metr ma 1000 mm., więc wydłużenie wyniesie zaledwie 0,55 mm. Lecz dziesięciometrowa szyna już wydłuży się o 5,5 minimetrów, czyli taka musi być szczelina pozostawiona między szynami. W okresie letnim szyny się do siebie zbliżają, w zimowym, oddalają. Wobec tego jednak, że mrozy u nas dochodzą do 35′C poniżej zera, a w dnie gorące przedmioty narażone na działanie słońca nagrzewają się do 60′C i wyżej, zatem szczeliny między szynami pozostawia się większe, wynoszące około 10 mm w okresie zimowym.