الامارات 7 - الفرق بين الانكماش الحراري والتمدد الحراري
التعريف:
التمدد الحراري: يحدث عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة بالمادة، مما يؤدي إلى زيادة طول أو حجم المادة. يتمثل التغير في حجم أو طول المادة في نسبة التغير لكل وحدة من التغير في درجة الحرارة.
الانكماش الحراري: هو عملية عكسية تحدث نتيجة لانخفاض درجة الحرارة المحيطة بالمادة، مما يؤدي إلى تقليص حجم وطول المادة. يتجلى هذا التغير في حجم أو طول المادة أيضاً لكل وحدة تغير في درجة الحرارة.
كيفية الحدوث:
تتفاعل الجزيئات في المواد الصلبة والسائلة بشكل ديناميكي، مما يعكس قوة الترابط بينها ودرجة الحرارة. عندما تنخفض درجة الحرارة، تقترب الجزيئات من بعضها، مما يقلل من الطاقة الحركية وعدد التصادمات، وينتج عن ذلك الانكماش.
في المقابل، عندما ترتفع درجة الحرارة، تزداد المسافة بين الجزيئات وتزداد الطاقة الحركية، مما يؤدي إلى تمدد المادة.
معامل التمدد:
يختلف معامل التمدد الحراري من مادة لأخرى بناءً على طبيعة المادة وحالتها الفيزيائية. المواد الصلبة غالباً ما يكون لها معامل تمدد خطي أو سطحي، بينما السوائل يكون لديها معامل تمدد حجمي.
أمثلة على الانكماش الحراري:
تجاعيد القمصان القطنية في فصل الشتاء بسبب الانكماش.
تصنيع الزجاج، حيث يحتاج الزجاج إلى التبريد بعد تسخينه ليصبح بالأبعاد المرغوبة.
تركيب بلاط السيراميك، حيث توضع مادة مرنة بين البلاطات لتجنب الفراغات الناتجة عن الانكماش.
انكماش الزئبق في موازين الحرارة، مما يساعد في قياس التغيرات الحرارية.
أمثلة على التمدد الحراري:
انفجار إطارات السيارات في الصيف بسبب تمدد الغاز داخلها.
زيادة طول أسلاك الكهرباء في الصيف، مما يؤدي إلى تدليها.
استخدام فواصل للسماح بحدوث التمدد عند مفاصل السكك الحديدية.
ظهور التشققات على الطرق نتيجة التمدد.
زيادة طول الأشرطة المعدنية عند تسخينها.
خلاصة:
تتعلق ظاهرتا الانكماش والتمدد الحراري بشكل مباشر بتغير درجة الحرارة المحيطة بالمادة، سواء بالارتفاع أو الانخفاض. يعتمد مقياس الحرارة على تمدد وتقلص المادة باستخدام معيار محدد يعتمد على طبيعة المادة وحالتها الفيزيائية، والمعروف بمعامل التمدد الحراري. العلاقة بين الحرارة وتغير حجم أو طول المادة هي علاقة طردية، حيث يزداد الحجم أو الطول بزيادة درجة الحرارة، والعكس صحيح، إلا أن هناك استثناءات مثل الماء، حيث ينخفض معامل التمدد الحراري عند انخفاض درجات الحرارة.
التعريف:
التمدد الحراري: يحدث عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة بالمادة، مما يؤدي إلى زيادة طول أو حجم المادة. يتمثل التغير في حجم أو طول المادة في نسبة التغير لكل وحدة من التغير في درجة الحرارة.
الانكماش الحراري: هو عملية عكسية تحدث نتيجة لانخفاض درجة الحرارة المحيطة بالمادة، مما يؤدي إلى تقليص حجم وطول المادة. يتجلى هذا التغير في حجم أو طول المادة أيضاً لكل وحدة تغير في درجة الحرارة.
كيفية الحدوث:
تتفاعل الجزيئات في المواد الصلبة والسائلة بشكل ديناميكي، مما يعكس قوة الترابط بينها ودرجة الحرارة. عندما تنخفض درجة الحرارة، تقترب الجزيئات من بعضها، مما يقلل من الطاقة الحركية وعدد التصادمات، وينتج عن ذلك الانكماش.
في المقابل، عندما ترتفع درجة الحرارة، تزداد المسافة بين الجزيئات وتزداد الطاقة الحركية، مما يؤدي إلى تمدد المادة.
معامل التمدد:
يختلف معامل التمدد الحراري من مادة لأخرى بناءً على طبيعة المادة وحالتها الفيزيائية. المواد الصلبة غالباً ما يكون لها معامل تمدد خطي أو سطحي، بينما السوائل يكون لديها معامل تمدد حجمي.
أمثلة على الانكماش الحراري:
تجاعيد القمصان القطنية في فصل الشتاء بسبب الانكماش.
تصنيع الزجاج، حيث يحتاج الزجاج إلى التبريد بعد تسخينه ليصبح بالأبعاد المرغوبة.
تركيب بلاط السيراميك، حيث توضع مادة مرنة بين البلاطات لتجنب الفراغات الناتجة عن الانكماش.
انكماش الزئبق في موازين الحرارة، مما يساعد في قياس التغيرات الحرارية.
أمثلة على التمدد الحراري:
انفجار إطارات السيارات في الصيف بسبب تمدد الغاز داخلها.
زيادة طول أسلاك الكهرباء في الصيف، مما يؤدي إلى تدليها.
استخدام فواصل للسماح بحدوث التمدد عند مفاصل السكك الحديدية.
ظهور التشققات على الطرق نتيجة التمدد.
زيادة طول الأشرطة المعدنية عند تسخينها.
خلاصة:
تتعلق ظاهرتا الانكماش والتمدد الحراري بشكل مباشر بتغير درجة الحرارة المحيطة بالمادة، سواء بالارتفاع أو الانخفاض. يعتمد مقياس الحرارة على تمدد وتقلص المادة باستخدام معيار محدد يعتمد على طبيعة المادة وحالتها الفيزيائية، والمعروف بمعامل التمدد الحراري. العلاقة بين الحرارة وتغير حجم أو طول المادة هي علاقة طردية، حيث يزداد الحجم أو الطول بزيادة درجة الحرارة، والعكس صحيح، إلا أن هناك استثناءات مثل الماء، حيث ينخفض معامل التمدد الحراري عند انخفاض درجات الحرارة.