عندما تتعرض الأجسام لتغير في درجة الحرارة تمددأي أنهم يعانون من زيادة أو نقصان في أبعادهم. وتجدر الإشارة إلى أن هذا الاختلاف صغير جدًا ، وغالبًا ما يكون غير محسوس بالعين المجردة ، وبالتالي يتطلب معدات ، مثل المجهر ، حتى تتمكن من تصور ذلك.
تتمدد الأجسام عندما ترتفع درجة حرارتها. من المعروف أنه عندما يكون هناك اختلاف في درجة حرارة الجسم ، فإن الذرات التي تتكون منها تكون أكثر هياجًا ، مما يؤدي إلى زيادة متوسط المسافة بينها. لذلك ، يكتسب الجسم أبعادًا جديدة ، أي أنه يتمدد. بشكل عام ، تنتفخ جميع الأجسام بعد تسخينها وتنقبض بعد انخفاض درجة حرارتها.
التمدد الخطي هو ذلك الذي يوجد فيه اختلاف في بُعد واحد فقط ، أي طول المادة. تخيل الموقف التالي: قضيب معدني بطول L.أنا في درجة الحرارة رأنا، يتم تسخينه إلى درجة حرارة معينة رF. ما يمكن ملاحظته هو أن الشريط ، بعد التسخين ، لم يعد بنفس الطول ، أي أنه قد تغير في أبعاده ، في طوله ، وقد تمدد. نظرة:
حيث ΔL = L.F - لامأنا هو التباين في الطول ، أي التمدد الخطي للشريط. و Δt = tF - تأنا هو اختلاف درجة حرارة الشريط. تجريبيا اتضح أن:
- الطول الأولي (Lأنا) يتناسب مع درجة الحرارة الأولية (ر
- الطول النهائي (LF) يتناسب مع درجة الحرارة النهائية (رF);
- يعتمد التمدد الخطي على المادة التي يتكون منها الشريط.
من خلال هذه النتائج ، تم تحديد المعادلة التالية للتوسع الخطي للأجسام: ΔL = L.أناα ر، حيث يتم استدعاء α معامل التمدد الخطي، هي خاصية ثابتة للمادة التي يتكون منها الجسم. على سبيل المثال ، بالنسبة للألمنيوم لدينا α = 0.000023 لكل درجة مئوية (أو درجة مئوية-1) ، هذا يعني أن الألمنيوم يتمدد 23 جزءًا من المليون من طوله عند كل درجة مئوية واحدة من التباين في درجة حرارته ، أي تمدد صغير جدًا لا يمكن رؤيته إلا في مجهر.
بقلم ماركو أوريليو دا سيلفا
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm