¿Por qué el calor no hace que el radio interior se encoja para liberar espacio? [duplicar]

Si tengo un anillo de metal y lo caliento, esperaré una expansión térmica.

Desde mi punto de vista de expansión, el metal se expandirá al espacio libre. En ese caso, el radio interior del anillo debería ser más pequeño y el diámetro exterior del anillo debería ser más grande.

Entiendo que no es así, pero ¿alguien podría explicarme por qué?

Respuestas (5)

Supongamos que el radio interior en realidad se vuelve más pequeño.

Esto significaría que las moléculas en el radio interior tendrían que estar "empaquetadas" más cerca.

(también se aplica a cualquier molécula que resida en el radio más pequeño que R 1 + R 2 2 )

Pero entonces estaría en contradicción con el hecho de que el metal se está expandiendo. Por lo tanto, el radio interior deberá permanecer al menos en su tamaño inicial.

A continuación se muestra la imagen de la expansión que supone que sucederá ( no sucederá de esta manera, por las razones descritas anteriormente).

Esto no aborda completamente la pregunta. Ha demostrado que el radio interior tiene que ser menos del mismo tamaño que inicialmente. No explicó por qué en realidad aumentará su tamaño, que se menciona en la pregunta.
@ no_choice99 Abordé el hecho de que OP en realidad no podía entender (el título de la pregunta necesita edición; solo vea el cuerpo de la pregunta). Tuvimos una breve discusión en los comentarios aquí, por lo que OP está satisfecho con mi respuesta (no aceptarían lo contrario, por supuesto).
Por supuesto, está completamente satisfecho, pero no necesariamente alguien que tenga la misma pregunta que él. En el cuerpo del texto de la publicación del OP, se lee "(...) pero ¿por qué el radio interior se hará más grande?" Esta pregunta queda sin respuesta por su respuesta.
@nicael: te puede interesar esto .

Otra forma de responder a esta pregunta se basa en la suposición de que estamos tratando con una expansión lineal.

Esto significa que la distancia entre dos puntos cualesquiera de un cuerpo calentado aumentará en el mismo porcentaje.

Entonces, si nuestros dos puntos son los extremos del diámetro interno de un anillo calentado, tendremos que concluir que el diámetro interno se expandirá... en el mismo porcentaje que el diámetro externo o la distancia entre otros dos puntos de el anillo.

Esa es una mejor respuesta que la aceptada y actualmente la más votada.
@no_choice La pregunta "por qué se expande" no es un problema original, ya que eso es lo que ya se le dijo a OP . Pero OP no entendió una cosa, por qué no se expandiría en ambas direcciones (es decir, el radio exterior crece y el radio interior se reduce). He proporcionado una explicación intuitiva de por qué no se encogería el radio interior, ya que es algo que OP tenía problemas para entender.
@VF responde a la pregunta del OP "(...) pero ¿por qué el radio interior será más grande?". Tal como está escrito actualmente, su respuesta (@nicael) no aborda esta pregunta.
No entiendo una cosa... ¿No debería el anillo expandirse realmente en lugar de linealmente? Creo que solo el área se está expandiendo.

Otra forma más de pensar en esta situación, además de las buenas respuestas hasta ahora, es: imagina que estás calentando uniformemente un disco sólido que tiene muchos círculos concéntricos inscritos en él. A medida que calientas el disco, todos los círculos se hacen más grandes. Además, el disco no se tuerce ni se pliega en ninguna parte debido a una tensión interna. Suave y uniformemente se hace más grande en todas partes.

Ahora suponga que enfrió el disco y quitó el material dentro de uno de los círculos. Si calentases de nuevo el anillo del ahora, sucedería lo mismo que antes; todos los círculos restantes se harían más grandes, incluido el que ahora es el borde interior del anillo. El anillo ya no "sabe" que ya no hay centro en el disco; se hace más grande como antes.

lo que usted describe es una pregunta de entrevista de trabajo estándar que tradicionalmente se aplica a los científicos de materiales. aquí está la respuesta "estándar":

Imagina que cortas el anillo en dos medios arcos que abarcan 180 grados cada uno. Cada uno tiene un radio "R".

vuelva a poner los dos arcos en contacto y caliéntelos. para cada medio aro, el radio aumenta a R + delta r donde delta r proviene de la expansión térmica.

el diámetro del par de arcos se ha incrementado por tanto en 2*(delta r).

A partir de esto, puede ver que el diámetro del orificio en el anillo aumenta cuando se calienta el anillo, lo que prueba lo que todo maquinista sabe: para obtener un ajuste firme de un collar en un eje, caliente el collar, deslícelo sobre el eje. , y dejar enfriar. el resultado se denomina "ajuste por contracción".

No creo que ninguna de las otras respuestas hasta ahora haya mencionado algo importante: es la estructura rígida del anillo de metal lo que hace que esto funcione. Un gas, un líquido o un sólido flexible se expandirá hacia adentro de la manera que sugiera su intuición.

Un video de YouTube de un tipo que infla un globo con forma de rosquilla brinda un ejemplo:

Globo donut desinflado globo de donut inflado

No me queda claro qué consideramos "rígido" y qué consideramos un "sólido flexible" en este contexto. Ningún sólido será perfectamente rígido; y sabemos que este sólido en particular puede experimentar expansión térmica. Un globo con forma de rosquilla no es realmente un análogo físico de la expansión térmica; entonces el ejemplo realmente no muestra mucho.
¿Por qué el calor no hace que el radio interior se encoja para liberar espacio? [duplicar]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v