ما هو التمدد الحراري الخطي؟

protection click fraud

عندما يكون للجسم زيادة في درجة الحرارة، فإن الجزيئات التي تتكون منها تتلقى الطاقة وتصبح مهتزة ، مما يؤدي إلى زيادة أبعاد الجسم. تُعرف هذه الظاهرة باسم التمدد الحراري. وبالمثل ، عندما يتم تبريد الجسم ، تنخفض طاقته وكذلك التحريض الجزيئي ، مما يتسبب في انخفاض أبعاده ، وهو ما يُعرف التقلص حراري.

ال التمدد الحراري يمكن تصنيفها بثلاث طرق: خطي, أجوف و الحجمي.

تمدد حراري خطي

عندما اختلاف درجة الحرارة من الجسم لتغيير المسافة بين نقطتين ، فإن التمدد الحراري الخطي، والتي يمكن أن تكون اختلافًا في طول شريط أو نصف قطر كرة أو قطري مكعب أو مربع ، من بين أمور أخرى.

كمثال ، ضع في اعتبارك قضيبًا حديديًا بطول L.0 مع درجة الحرارة الأولية Tأنا. عن طريق رفع درجة حرارتك إلى T.F ، سيتم زيادة الطول إلى L. انظر الى الصورة:

رسم بياني يوضح التمدد الحراري الخطي الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة
رسم بياني يوضح التمدد الحراري الخطي الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة

اختلاف درجة الحرارة (ΔT) هو الفرق بين درجة الحرارة النهائية والأولية:

ΔT = T.F - تأنا

التمدد الحراري الخطي (ΔL) الناتج عن هذا التغير في درجة الحرارة هو الفرق بين الطول النهائي L والطول الأولي L0:

Δ L = L - L0

يتناسب هذا التمدد الذي يعاني منه الشريط مع اختلاف درجة الحرارة والطول الأولي للشريط ، لذلك يمكن أيضًا حسابه باستخدام

instagram story viewer
قانون التمدد الحراري الخطي بالصيغة:

Δ L = α. إل0. Δ ت

يسمى ثابت التناسب α معامل التمدد الحراري الخطي من المواد التي يتكون منها الشريط. وحدة القياس الخاصة به هي الدرجة المتبادلة المئوية ، التي يتم تمثيلها بواسطة C -1. تفترض هذه الكمية قيمة مختلفة لكل نوع من المواد ، تمثل التمدد الحراري الخطي لكل وحدة طول ولكل وحدة تغير في درجة الحرارة.

راجع الجدول التالي لقيم معامل التمدد الحراري الخطي لبعض المواد:

مستوى

المُعامل (10-6 درجة مئوية -1)

قيادة

27

الألومنيوم

25

فضة

20

السيليكون

2,6

صلب

14

ذهب

15


تمثيل رسومي للتمدد الحراري الخطي

يمكننا الحصول على تمدد حراري خطي من رسم بياني للطول مقابل درجة الحرارة:

رسم بياني للطول مقابل درجة حرارة التمدد الحراري الخطي
رسم بياني للطول مقابل درجة حرارة التمدد الحراري الخطي 

يمكننا ربط الزاوية φ بقانون التمدد الحراري الخطي ، حيث:

Δ L = α. إل0. Δ ت

و

Δإل = α. إل0
Δ ت

كونها المعامل الزاوي للخط المستقيم الذي يمثل الاختلاف في الطول مع درجة الحرارة ، يتم إعطاؤه بواسطة:

tg φ = Δإل
Δ ت

هكذا:

tg φ = α. إل0

لا يمكن أن يمر الخط عبر النقطة 0 ، لأن الطول الأولي لا يمكن أن يساوي صفرًا.

يمكن رؤية إحدى نتائج التمدد الحراري الخطي في الأعمال الهندسية ، على سبيل المثال ، فواصل التمدد (الشكل في العنوان) الموجودة على مسارات القطارات أو الأرصفة. إنها ببساطة مساحة فارغة صغيرة تركت في أجزاء من البناء للتوسع الناجم عن التغيرات في درجات الحرارة ، كما هو الحال في حالة نشوب حريق أو حتى الاختلافات الطبيعية ، لا تضر بهيكل البنايات. إذا لم تكن فواصل التمدد هذه موجودة ، فقد يؤدي أي ارتفاع في درجة الحرارة إلى ثني الخرسانة أو الأجهزة أو كسرها.


بقلم ماريان مينديز
تخرج في الفيزياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm

Teachs.ru

مزايا Google One: التسجيل

يُطلق على خدمة التخزين السحابي من Google اسم Google One وقد أعادت هيكلة عروض الأسعار والخطط. تتمث...

read more

يتفوق "الرجل العنكبوت" على "تايتانيك" في قائمة أعلى الإيرادات

عطلة نهاية أسبوع أخرى وأخرى مهيمنة على Spider-Man: لا يوجد أداء للوطن في المسارح. في نهاية الأسبو...

read more

تم عرض فيلم وثائقي عن حياة ميشيل أوباما على Netflix

السيرة الذاتية لـ ميشيل أوباما, قصتي، كانت ظاهرة بيع ضخمة في سوق النشر العام الماضي. الرهان على ا...

read more
instagram viewer