ما هي العوامل التي يتوقف عليها مقدار تمدد الأجسام؟

1 إجابة واحدة
طبيبة

التمدد بمفهومه العام هو ظاهرة فيزيائية تقوم على تباين في الأبعاد الثلاثة للجسم، حيث يزداد حجم أو أبعاد أغلب المواد عند تعرضها للحرارة؛ يطلق على هذه الظاهرة اسم التمدد الحراري، وبالمقابل هنالك مجموعة أخرى من المواد التي تتقلص عند تسخينها، قد يكون التمدد خطي، أو حراري، أو حجمي.

تغيرات حجوم المواد الصلبة تعد طفيفة، مع ذلك يبقى لها أهمية تقنية كبيرة.

قد يتشوه شكل بعض المواد الصلبة عند تسخينها حيث قد يتوسع في بعض الاتجاهات ويتقلص في اتجاهات أخرى.

تتكون المادة من ذرات تتحرك حركة مستمرة، قد تكون حركية أو اهتزازية، تسمى الطاقة الحركية التي تتحرك بها الذرات بالطاقة الحرارية، حيث تزداد هذه الطاقة الحرارية كلما ازدادت حركة هذه الذرة، إلا أن الجسم الساخن يمكن أن يتخلى عن جزء من طاقته الحرارية ويؤثر على الجسم القريب منه، حيث تعتمد كمية الطاقة الحرارية المنقولة على طبيعة الجسم القريب والوسط الذي يفصل بينها.

يرتبط تمدد الأجسام بشكل كبير بدرجات الحرارة “كلما ارتفعت درجة الحرارة ازداد التمدد” كما أن تمدد الأجسام يعتمد أيضًا على البنية الداخلية للمادة أي لكل مادة عامل تمدد خطي خاص بها حيث قيمة معامل التمدد الخطي تكون أكبر بالنسبة للمواد التي تواجه تمددًا أكبر لكل درجة مئوية تزيد من درجة حرارتها، كما أنه يتناسب مع الطول الأولي للمادة، يبقى الماء الاستثناء الأكثر أهمية، يتمدد الماء عندما تزيد درجة حرارته فقط عندما تكون أعلى من 4 درجات مئوية كما أنه يتمدد عندما تنخفض درجة حرارته، أبسط مثال على ذلك الماء المجمد في الثلاجة، يتمدد الماء عند التجميد ويصعب استخراج الجليد من الحاوية نتيجة لهذا الامتداد.

و كمثال آخر يكون تمدد الزئبق أكبر بكثير من تمدد الزجاج عند تطبيق درجة حرارة واحدة.

يفسر الارتباط الوثيق بين ظاهرة تمدد الأجسام ودرجات الحرارة بأن الزيادة في درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة في الطاقة الحركية للذرات الفردية في المادة، حيث تكون الذرات أو الجزيئات في الحالة الصلبة متقاربة جدا، لكن طاقتها الحركية التي هي على شكل اهتزازات صغيرة وسريعة تفصل الذرات أو الجزيئات عن بعضها البعض، عند ازدياد الطاقة الحركية يصبح هذا الفصل بين الذرات المجاورة أكبر بشكل متزايد وينتج عنه زيادة في حجم المادة الصلبة.

لا يوجد اتجاه مفضل يحدث فيه التمدد الحراري، حيث أن الزيادة في درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة في حجم المادة الصلبة بمقدار جزء معين في كل بُعد.

لنأخذ تقطير البنزين كمثال، تم ملء الخزان بالبنزين خلال يوم حار، نجد أن البنزين يخفض درجة حرارة الخزان الفولاذي عند سكبه، بالتالي يتمدد البنزين الموجود بالخزان تبعا لدرجة حرارة الوسط المحيط. ومع ذلك، يتمدد البنزين بشكل أسرع من الفولاذ، ولذلك يقطر من الخزان، هذا لفرق في التوسع بين البنزين والخزان يؤثر في قراءة مؤشر مستوى الوقود وبالتالي تكون كمية البنزين المتبقية في الخزان عندما يصل المؤشر إلى مستوى الفراغ أقل بكثير في فصل الصيف عنها في فصل الشتاء، هذا يتعلق بدرجة الحرارة وبكل من عامل التمدد للمادتين المذكورتين، والأمر سيان عندما نتحدث عن تمدد الغازات.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هي العوامل التي يتوقف عليها مقدار تمدد الأجسام؟"؟