هل سبق لك أن شاهدت مسار سكة حديد؟ بين قطعتين متتاليتين من السكك الحديدية هناك مساحة. وبالمثل ، لا تُبنى الجسور الخرسانية الطويلة جدًا في كتلة واحدة. إنها مكونة من عدة كتل خرسانية مبنية جنبًا إلى جنب. يتم ترك هذه المساحات بواسطة البناة لأن معظم المواد تتمدد مع زيادة درجة الحرارة.
لذلك ، عندما يتم تسخين مادة (أو مادة) ، تتغير أبعادها. في معظم الحالات التي تنطوي على مواد صلبة ، يمكن ملاحظة هذه الاختلافات بسهولة ، ولكن ملاحظة صارم قادرًا على الإشارة إلى العوامل التي ستؤثر على عملية التمدد التي يعاني منها مستوى.
نظرًا لأن التمدد ناتج عن زيادة درجة الحرارة ، يمكننا القول أنه كلما زادت الزيادة في درجة الحرارة ، زاد التمدد. وبالتالي ، نظرًا لعدم وجود اختلافات كبيرة جدًا في درجة الحرارة ، يكون تمدد الطول متناسبًا معها ، حيث يكون عادةً غير محسوس.
بالنسبة للتوسع الخطي ، يمكننا القول أن نوع المادة له تأثير على تمدد المادة. يمكن تمثيل هذه الخاصية للمواد برقم يسمى معامل التمدد الذي يتم الحصول عليه تجريبيًا وهذا يوضح مقدار تمدد وحدة طول المادة عندما تخضع لتغير في درجة الحرارة 1 درجة مئوية.
كيف كل من هذه العوامل (تغير درجة الحرارة وطول الشريط الأولي والمواد من التي تتكون منها) تؤثر على التمدد يمكن ترجمته رياضيًا بواسطة جدًا بسيط. دعونا نرى الشكل أعلاه ، لدينا قضيب معدني بطول L0 ودرجة حرارة ابتدائية T0 ، عند يتم تسخينها لفترة زمنية معينة ، سيكون لها الطول النهائي L ودرجة الحرارة النهائية ل.
بهذه الطريقة ، يخضع الشريط ل تمدد خطي ΔL يمكن حسابه بالفرق بين L و L0 عندما عانى من اختلاف في درجة حرارته (ΔT) محسوبًا بين T و T0. اذا لدينا:
ΔL = L.0 .α .ΔT أو L = L0 (1+ α.ΔT)
في SI ، يُعطى الطول الأولي للشريط بالأمتار ، ويُعطى معامل التمدد الخطي للمادة α في K-1 وتغير درجة الحرارة ΔT يُعطى في K. ومع ذلك ، فمن المعتاد استخدام معامل تمدد المادة بالدرجة المئوية-1 وتغير درجة الحرارة بالدرجة المئوية.
بقلم دوميتيانو ماركيز
تخرج في الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm