JoVE Logo

Oturum Aç

18.7 : Thermal expansion and Thermal stress: Problem Solving

San Francisco's Golden Gate Bridge is exposed to temperatures ranging from -15 °C to 40 °C. At its coldest, the main span of the bridge is 1275 m long. Assuming that the bridge is made entirely of steel, what is the change in its length between these temperatures?

To solve the problem, first, identify the known and unknown quantities. The initial length (L) of the bridge is 1275 m, the coefficient of linear expansion (α) for steel is 12 x 10-6/°C, and the change in temperature (ΔT) is 55 °C.

Recall that thermal expansion is the expansion in material with increased temperature. Linear expansion is the change in the length of a substance by applying temperature, and it is proportional to the initial length and change in temperature. The proportionality constant is the coefficient of linear expansion. Using the equation for linear thermal expansion to calculate the change in length, ΔL

Equation1

Substituting all the known values into the equation to solve for the change in length, ΔL

Equation2

The change in length of the Golden Gate Bridge is found to be 0.84 m. Although not large compared with the length of the bridge, this change in length is observable. It is generally spread over many expansion joints so that the expansion at each joint is small.

Further, if changing the temperature of an object while preventing it from expanding or contracting, the object is subjected to thermal stress. To calculate the thermal stress in an object where both ends are fixed rigidly, the stress can be thought of as developing in two steps. First, let the ends be free to expand or contract and find the expansion or contraction. Second, find the stress necessary to compress or extend the object to its original length by the methods studied in static equilibrium and elasticity on static equilibrium elasticity. In other words, the ΔL of the thermal expansion equals the ΔL of the elastic distortion, except that the signs are opposite.

Etiketler

Thermal ExpansionThermal StressGolden Gate BridgeCoefficient Of Linear ExpansionChange In LengthTemperature ChangeSteelLinear ExpansionExpansion JointsThermal Stress CalculationStatic EquilibriumElasticity

Bölümden 18:

article

Now Playing

18.7 : Thermal expansion and Thermal stress: Problem Solving

Sıcaklık ve Isı

1.1K Görüntüleme Sayısı

article

18.1 : Sıcaklık ve Termal Denge

Sıcaklık ve Isı

6.5K Görüntüleme Sayısı

article

18.2 : Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası

Sıcaklık ve Isı

4.7K Görüntüleme Sayısı

article

18.3 : Termometreler ve Sıcaklık Ölçekleri

Sıcaklık ve Isı

5.1K Görüntüleme Sayısı

article

18.4 : Gaz Termometreleri ve Kelvin Ölçeği

Sıcaklık ve Isı

4.4K Görüntüleme Sayısı

article

18.5 : Termal Genleşme

Sıcaklık ve Isı

4.3K Görüntüleme Sayısı

article

18.6 : Termal Stres

Sıcaklık ve Isı

2.4K Görüntüleme Sayısı

article

18.8 : Isı Akışı ve Özgül Isı

Sıcaklık ve Isı

5.3K Görüntüleme Sayısı

article

18.9 : Faz Değişiklikleri

Sıcaklık ve Isı

4.1K Görüntüleme Sayısı

article

18.10 : Kalorimetri

Sıcaklık ve Isı

2.9K Görüntüleme Sayısı

article

18.11 : Isı Transferi Mekanizmaları I

Sıcaklık ve Isı

4.1K Görüntüleme Sayısı

article

18.12 : Isı Transferi Mekanizmaları II

Sıcaklık ve Isı

3.2K Görüntüleme Sayısı

article

18.13 : İletim, Konveksiyon ve Radyasyon: Problem Çözme

Sıcaklık ve Isı

1.2K Görüntüleme Sayısı

article

18.14 : Radyasyon: Uygulamalar

Sıcaklık ve Isı

1.1K Görüntüleme Sayısı

article

18.15 : Radyasyonun Soğurulması

Sıcaklık ve Isı

703 Görüntüleme Sayısı

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır