تعريف طول التمدد وتركيبة ومساحة وحجم المواد الصلبة

تعريف طول التمدد وتركيبة ومساحة وحجم المواد الصلبة - في هذه المناقشة سوف نشرح حول التوسع الطويل. والذي يتضمن فكرة التوسع الطويل ، معادلة التمدد الطويل ، المساحة ، حجم المواد الصلبة التي تمت مناقشتها بشكل كامل وخفيف. لمزيد من التفاصيل ، يرجى الاطلاع على الاستعراض أدناه.

تعريف طول التمدد وتركيبة ومساحة وحجم المواد الصلبة

دعونا نناقش المعنى أولاً بعناية.

تعريف تمدد المواد الصلبة

الأداة المستخدمة للتحقيق في توسع المادة تسمى Muschen Broek. أظهرت تجربة أجريت أن جميع الأشياء تقريبًا عند تسخينها ستشهد تغيرات في الطول والمساحة والحجم.

المادة الصلبة هي مادة تحتوي على جزيئات قريبة من بعضها البعض ومنظمة. عند تسخينها ، تهتز الجزيئات وتبتعد عن بعضها البعض. مما يجعل حجم المادة الصلبة كبيرًا وهو ما يسمى بالتمدد. من ناحية أخرى ، إذا تم تبريد الجسيمات ، فسوف تقترب من بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تقلص حجم المادة ، وهو ما يُعرف باسم الانكماش. عموما هذه المادة الصلبة التي يتم تسخينها سوف تتمدد.

العوامل التي تؤثر على التوسع هي كما يلي:

• طول الجسم: كلما زاد حجم المادة الصلبة المسخنة ، زاد التمدد. على سبيل المثال ، قضيب حديدي يبلغ طوله مترًا واحدًا قبل تسخينه سوف يتمدد إلى ضعف تمدد قضيب حديدي آخر يبلغ طوله 0.5 متر قبل تسخينه.
• تغيير حجم درجة الحرارة: كلما زاد التغير في درجة الحرارة التي يتعرض لها جسم ما بين ما قبل التسخين وبعده ، زاد التمدد. مثل وجود قضيبين حديديين ، أي قضيب الحديد A يبلغ طوله 1 متر ودرجة حرارته الأولية 30^ايتم تسخين C إلى درجة حرارة 100^اC ، ثم الحديد B يبلغ طوله 1 متر مع درجة حرارة أولية 30^اC يسخن إلى درجة حرارة 80^اج. لذلك ، بعد تسخينه ، يكون التمدد الطويل للحديد A أكبر من الحديد B ، لأن الحديد A يخضع لتغير في درجة الحرارة بمقدار 70^اC ، والحديد B يخضع لتغير في درجة الحرارة بمقدار 50^اج.
• أنواع المواد الصلبة: مثل الألمنيوم ، يكون تمدد الألمنيوم أكبر من توسع الفولاذ والنحاس. هذا يعني أن الزيادة في طول الألمنيوم أكبر من الزيادة في النحاس والصلب. على سبيل المثال ، إذا كان طول الألمنيوم قبل التسخين مترًا واحدًا ، وبعد التسخين يكون 1^ايزيد C بمقدار 0.000026 متر ، إذا كان طول النحاس قبل التسخين 1 وبعد التسخين 1^ايزيد C بمقدار 0.000011 متر. تزداد الأرقام في الطول لكل متر واحد من المادة مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 1^ايسمى C معامل التمدد الطويل. رمز معامل التمدد الطويل (يسمى ألفا) ووحداته متر لكل درجة مئوية (م /^اج).

يمكن رؤية حجم معامل التمدد الطويل في عدة مواد في الجدول التالي:

يمكن صياغة مقدار التمدد الطويل في مادة صلبة بالمعادلة التالية:

لام = لام_ا {1 + (ر₂ - ت₁)}

معلومة:

L = الطول بعد التسخين أو التبريد (م) أو (سم)

L = الطول الأولي (م) أو (سم)

= معامل التمدد الطويل (م /^اج)

ر₁ = درجة الحرارة الأولية (^اج)

ر₂ = درجة الحرارة النهائية (^اج)

عملية التوسع الشامل في المواد الصلبة

كما هو الحال مع التمدد الطويل للمادة الصلبة ، فإن جميع المواد عند تسخينها سوف تخضع لتمدد واسع النطاق. ومع ذلك ، فإن معامل التمدد في مساحة المادة يساوي ضعف (2) ضعف معامل التمدد في طول المادة الصلبة.

يمكن التعبير عن مساحة التمدد الكبيرة في مادة صلبة بالصيغة أو المعادلة التالية:

أ = أ {1 + (ر₂ - ت₁)}

معلومة:

أ = المنطقة بعد التسخين أو التبريد (م²) او (سم²)

أ = المنطقة الأولية (م²) او (سم²)

= معامل تمدد المساحة (^اج)

ر₂ = درجة الحرارة الأولية (^اج)

ر₁ = درجة الحرارة النهائية (^اج)

مع توفير β = 2 α

عملية توسيع الحجم في المواد الصلبة

مثال على حدث تمدد يحدث عند إغلاق الباب ، لا يمكن إغلاق ورقة الباب بإحكام على إطار الباب. وبالمثل ، عند إغلاق النافذة ، فإن زجاج النافذة لا يصلح عندما يكون مغلقًا بالإطار. نتج عن الحادث اتساع الأبواب والنوافذ الزجاجية ، مما جعل من الصعب تركيبها في مكانها. يحدث هذا التمدد بسبب إضافة جميع أجزائه في أبعاد الطول والعرض والسمك وهو ما يسمى تمدد الحجم أو تمدد الفضاء.

يمكن للكرة الحديدية قبل تسخينها أن تدخل السوار المعدني. بعد تسخين الكرة لا تدخل الكرة الحلقة. هذه الحادثة هي إشارة إلى أن هناك توسعًا في كرة يتسع حجمها. يحدث هذا التمدد في الحجم أو تمدد الفضاء بسبب تأثير معامل تمدد الفضاء ، وهو رقم يوضح الزيادة في كل وحدة حجم عند ارتفاع درجة الحرارة.

يمكن صياغة مقدار تمدد المساحة في المادة بالمعادلة التالية:

V = V {1 + (t₂ - ت₁) }

معلومة:

V = الحجم بعد التسخين أو التبريد (م³) او (سم³)

V = الحجم الأولي (م³) او (سم³)

= معامل التمدد الحجمي (/^اج)

ر₁ = درجة الحرارة الأولية (^اج)

ر₂ = درجة الحرارة النهائية (^اج)

مع الملاحظات:

γ = 3 α

وهكذا تم شرحه عن تعريف طول التمدد وتركيبة ومساحة وحجم المواد الصلبة، نأمل أن تضيف إلى بصيرتك ومعرفتك. شكرا لزيارتك ولا تنسى قراءة مقالات أخرى.