تمدد حراري

موضوع: تمدد حراري الإثنين أبريل 21, 2014 6:46 pm

تمدد حراري

الديناميكا الحرارية
1ـ معاملات التمدد: الطولي والسطحي والحجمي: يعرَّف معامل التمدد الطولي طه لعينة صلبة على شكل قضيب بين درجتي الحرارة (0 س) و (د س) بأنه مقدار ازدياد طول واحدة الأطوال من القضيب في الدرجة 0 س عندما تزداد درجة حرارته درجة سلزيوس واحدة أي أن:تمدد المواد الصلبة

[rtl]
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
حيث يدل لد على طول القضيب في الدرجة دْس ويدل ل0 على طوله في الدرجة 0س. ويبين الجدول معاملات التمدد الطولي لبعض المواد الصلبة، ويُرى أن مرتبته تراوح بين 10-4 و10-5 فهو صغير جداً، لذلك تستعمل في تعيينه أجهزة دقيقة. وبالمثل يعرَّف معامل التمدد السطحي لمادة صلبة سه بالعلاقة:
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
كما يعرَّف معامل التمدد الحجمي لمادة صلبة حه بالعلاقة:
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
ولا يتوقف معامل التمدد الطولي لمادة ما على المنحى إذا كانت المادة متناحية (متماثلة المناحي isotrope)، أي كانت خواصها الفيزيائية واحدة في كل المناحي، وهي حالة الأجسام غير المتبلورة والأجسام ذات البلورات الدقيقة كالأجسام المعدنية، إذ تكون بلوراتها موجهة توجهاً عشوائياً؛ لذلك تحافظ العينة المتناحية على شكلها وعلى نسب أبعادها عندما تتمدد.
أما إذا كانت العينة لا متناحية (غير متماثلة المناحي anisotrope)، أي كانت من الأجسام المتبلورة إلا الزمرة المكعبية منها، فإن طه يختلف باختلاف المنحى.
2ـ قياس معامل التمدد الطولي:
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
لما كان معامل التمدد الطولي صغيراً جداً، كان من الضروري أن يقاس بدقة كافية تغيرات في الطول ضئيلة جداً؛ ويستعمل لهذا الغرض مقارن comparator مكوَّن من مجهرين زُوِّد كل منهما بعينية eye-piece ذات مقياس دقيق يقيس 0.2 مكرون (المكرون= 10-6 متر)، ويُجعل محورا المجهرين شاقوليين، ويمكن زلقهما أفقياً على حامل حديدي متين (الشكل -1)؛ وتوضع العينة، التي يراد تعيين معامل تمددها الطولي، وهي على شكل قضيب، داخل إناء عازل للحرارة فيه ماء درجة حرارته 0ْس، ويكون على القضيب خطان دقيقان يعيَّن البعد بينهما ل بدقة، ثم يُمر ماء في الإناء درجة حرارته دْ س ثابتة، ويحكَّم المجهران على الخطين الدقيقين من جديد فيُعرف مقدار ازدياد الطول لد ـ ل0، ويحسب طه اعتماداً على العلاقة (1).
ويُتَّبع طرائق التداخل (د) لقياس معامل التمدد الطولي للعينات الصغيرة أو البلورات بتكوين أهداب التداخل لفيزو Fizeau.
ـ نتائج القياس: يتوقف معامل تمدد جامدٍ على طبيعته، وإذا كان الجامد سبيكة توقف المعامل على تركيبها، كذلك يتوقف المعامل على درجة الحرارة، ويمكن القول بوجه عام إن معامل التمدد يصغر كلما انخفضت درجة الحرارة ويبدو أنه ينعدم في درجة الصفر المطلق -372ْس.
3ـ نتائج تمدد المواد الصلبة وتطبيقاته: يمكن أن يولّد تمدد الجوامد أو تقلصها قوى دفع أو قوى شدٍ كبيرة، ويستفاد من ذلك في تطويق عجلات العربات الخشبية بأطواق حديدية وفي برشمة القطع المعدنية. كذلك يراعى التمدد الحراري للجسور فيُجعل أحد طرفي الجسر مرتكزاً على عجلات تتحرك في مجال معيَّن، كما يراعى هذا التمدد عند مد السكك الحديدية فتُترك مسافة فاصلة بين كل قضيبين، وعند مد الأنابيب المعدنية لتوصيل المياه أو البخار أو الغاز فتستعمل وصلة قابلة للتمدد، وعند صنع الأواني الزجاجية المعرَّضة لتغيرات فجائية في درجة الحرارة فتصنع رقيقة الجدران. كذلك يصنع رقاص (نواس) الساعة، للحفاظ على دقة توقيتها، من معدنين يجعل تمددهما متعاكسين ومتكافئين بحيث يبقى طول النواس ثابتاً فيثبت دوره، أو يصنع ساعد الرقاص من السبيكة Invar إنفار (36٪ نيكل، 64٪ حديد) التي معامل تمددها صغير جداً. ويستفاد من الفرق بين تمددين معدنيين في صنع منظم الحرارة thermostat، وهو يتكون من صفيحة مؤلفة من شريحتين رقيقتين مصنوعتين من معدنين مختلفين تُلحمان أو تدمجان معاً، وتثبَّت إحدى نهايتي الصفيحة وتجعل حركة النهاية الأخرى تفتح دارة كهربائية أو تغلقها. وتستخدم الطريقة نفسها في صنع المحرار المعدني الذي يتكون من شريط طويل مؤلف من معدنين مختلفين مندمجين، يُلف على شكل لولب ويثبت طرفه الداخلي، ويلحم على طرفه الخارجي مشير يتحرك أمام تدريجات معايرة عندما تتغير درجة الحرارة.[/rtl]

» معامل تمدد حراري
» معامل تمدد حراري
» معامل تمدد حراري
» معامل تمدد حراري
» محرم حراري