रैखिक थर्मल विस्तार क्या है?

जब शरीर में वृद्धि होती है तापमान, इसे बनाने वाले अणु ऊर्जा प्राप्त करते हैं और उत्तेजित हो जाते हैं, जिससे वस्तु के आयामों में वृद्धि होती है। इस घटना के रूप में जाना जाता है तापीय प्रसार. इसी तरह, जब किसी पिंड को ठंडा किया जाता है, तो उसकी ऊर्जा कम हो जाती है और आणविक गति भी कम हो जाती है, जिससे उसके आयामों में कमी आती है, जिसे जाना जाता है संकुचन थर्मल.

तापीय प्रसार तीन तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है: रैखिक, उथला तथा बड़ा.

रैखिक थर्मल फैलाव

जब तापमान भिन्नता दो बिंदुओं के बीच की दूरी को बदलने के लिए एक पिंड का, रैखिक थर्मल विस्तार, जो एक बार की लंबाई, एक गोले की त्रिज्या, एक घन या एक वर्ग के विकर्ण, आदि में भिन्नता हो सकती है।

एक उदाहरण के रूप में, लंबाई L length की लोहे की छड़ पर विचार करें₀ प्रारंभिक तापमान T. के साथ_मैं. अपने तापमान को T. तक बढ़ाकर_एफ , लंबाई एल तक बढ़ाई जाएगी। तस्वीर पर देखो:

तापमान वृद्धि के कारण रैखिक थर्मल विस्तार को दर्शाने वाला आरेख

तापमान भिन्नता (ΔT) अंतिम और प्रारंभिक तापमान के बीच का अंतर है:

टी = टी_एफ - टी_मैं

इस तापमान भिन्नता से उत्पन्न रैखिक थर्मल विस्तार (ΔL) अंतिम लंबाई L और प्रारंभिक लंबाई L. के बीच का अंतर है₀:

एल = एल - एल₀

बार द्वारा झेला गया यह विस्तार तापमान भिन्नता और बार की प्रारंभिक लंबाई के समानुपाती होता है, इसलिए इसकी गणना भी की जा सकती है रैखिक थर्मल फैलाव का कानून सूत्र द्वारा:

एल = α। ली₀. टी

आनुपातिकता स्थिरांक α कहलाता है रैखिक थर्मल विस्तार गुणांक उस सामग्री से जो बार बनाती है। इसकी माप की इकाई पारस्परिक डिग्री सेल्सियस है, जिसे C. द्वारा दर्शाया जा रहा है ^-1. यह मात्रा प्रत्येक प्रकार की सामग्री के लिए एक अलग मान मानती है, लंबाई की प्रत्येक इकाई के लिए और तापमान भिन्नता की प्रत्येक इकाई के लिए रैखिक थर्मल विस्तार का प्रतिनिधित्व करती है।

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कुछ पदार्थों के रैखिक थर्मल विस्तार के गुणांक के मूल्यों के लिए निम्न तालिका देखें:

पदार्थ	गुणांक (10^-6डिग्री सेल्सियस ^-1)
लीड	27
अल्युमीनियम	25
चांदी	20
सिलिकॉन	2,6
इस्पात	14
सोना	15

रैखिक थर्मल विस्तार का ग्राफिक प्रतिनिधित्व

हम लंबाई बनाम तापमान के ग्राफ से रैखिक थर्मल विस्तार प्राप्त कर सकते हैं:

रैखिक थर्मल विस्तार की लंबाई बनाम तापमान का ग्राफ 

हम कोण को रैखिक तापीय प्रसार के नियम से जोड़ सकते हैं, क्योंकि:

एल = α। ली₀. टी

तथा

Δली = α. ली₀
टी

किया जा रहा है सीधी रेखा कोणीय गुणांक जो तापमान के साथ लंबाई में भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है, यह द्वारा दिया जाता है:

टीजी = Δली
टी

जल्द ही:

टीजी = α। ली₀

रेखा बिंदु 0 से नहीं गुजर सकती, क्योंकि प्रारंभिक लंबाई शून्य के बराबर नहीं हो सकती है।

रैखिक थर्मल विस्तार के परिणामों में से एक इंजीनियरिंग कार्यों में देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, विस्तार जोड़ों (शीर्षक में आंकड़ा) जो ट्रेन की पटरियों या फुटपाथों पर मौजूद हैं। वे निर्माण के कुछ हिस्सों में विस्तार के कारण बस एक छोटी सी खाली जगह छोड़ी गई हैं तापमान भिन्नता, जैसे आग या प्राकृतिक भिन्नता के मामले में, की संरचना को नुकसान नहीं पहुंचाती है इमारतें। यदि ये विस्तार जोड़ मौजूद नहीं थे, तो तापमान में कोई भी वृद्धि कंक्रीट या हार्डवेयर के झुकने या टूटने का कारण बन सकती है।

मैरिएन मेंडेस द्वारा
भौतिकी में स्नातक

क्या आप इस पाठ को किसी स्कूल या शैक्षणिक कार्य में संदर्भित करना चाहेंगे? देखो:

TEIXEIRA, मैरिएन मेंडेस। "रैखिक थर्मल विस्तार क्या है?"; ब्राजील स्कूल. में उपलब्ध: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm. 28 जून, 2021 को एक्सेस किया गया।