التمدد الحراري

[e.m.f]

السلام عليكم:

إمداد المواد بالطاقة الحرارية يؤدي الى رفع درجة حرارتها ما لم يصاحب ذلك تحول في حالة المادة نفسها كأن تنصهر او تتبخر مثلا.

ارتبافع درجة الحرارة لمادة ما يعني ان طاقة حركة جزيئاتها بشكل خاص و طاقتها الداخلية الكلية بشكل عام قد زادت عما كانت عليه.هذا يعني ان سرعة حركة جزيئات المادة تزداد و يستع بذلك المدى الذي تتحرك فيه فتتباعد عن بعضها فينشأ هنا التمدد Expansion .

تمدد الاجسام الصلبة:
---------------

1-للاجسام الصلبة ثلاثة أنواع من التمدد:

أ-التمدد الخطي ( الطولي )
ب-تمدد سطحي ( مساحة سطح الجسم = الطول*العرض )
ج-تمدد حجمي (الطول*العرض*السمك)

2-الاجسام الصلبة وحدها يكون لها معاملات تمدد خطي و سطحي و حجمي لان لها شكل ثابت.

3-اذا سخنت كتلة من مادة صلبة منتظمة فانها تتمدد و يحدث زيادة في ابعادها حيث :
أ-طولها يزداد
ب-مساحة سطح الجسم تزداد
ج-حجمها يزداد
د-الكتلة تبقى ثابتة لذا الكثافة تقل.

4-من التطبيقات العملية على تمدد الاجسام الصلبة:

أ-الترمومتر ثنائي المعدن
ب-مثبت درجة الحرارة
ج-ترك مسافة بين كل قضيبين من قضبان السكة الحديدية على الاقل تساوي تمدد احدهما.

5-وجد بالتجربة ان العوامل التي يتوقف عليها مقدار الزيادة في طول ساق معدنية صلبة عند تسخينها هي :

أ-الطول الاصلي للساق L حيث ان delta L تتناسب طرديا مع L عند ثبات باقي العوامل
ب-مقدار الارتفاع في درجة حرارة الساق delta T حيث ان delta T تتناسب طرديا مع L عند ثبات باقي العوامل
ج-مقدار الزيادة في طول الساق المعدنية يتغير بتغير نوع مادة الساق.

اذا

delta L يتناسب طرديا مع L * delta T
و بازالة اشارة التناسب الطردي
delta L=constant*L*delta T

constant اي ثابت و يتوقف على :

أ-الوحدات الدولية
ب-نوع مادة الساق

اعطي لهذا الثابت الرمز alpha

delta L=alpha*L*delta T
alpha=delta L/L.delta T
و الوحدة للمقدار alpha هي c^-1 اي مقلوب الدرجة السيليزية

و بما ان :

delta L=L*alpha*deltaT
delta T = T(hot)-T(cold
delta L=L2-L1
L2=L1+deltaL
L2=L1(1+alpha.T

و من القانون يمكن تعريف معامل التمدد الخطي للمادة alpha بانه عبارة عن مقدار التغير الذي يطرأ على طول وحدة الاطوال من المادة عندما تتغير درجة حرارتها 1 درجة سيليزية واحدة .
--

يتبع...

[e.m.f]

السلام عليكم:
-----------

التمدد الحجمي:
-------------
1-

deltaV=V2-V1=V1*beta*delta T
Beta=deltaV/V*deltaT
V2=V1(1+beta.deltaT

اذا يمكن تعريف معامل التمدد الحجمي beta من القانون بانه مقدار التغير الذي يطرأ على حجم وحدة الحجوم من المادة عندما تتغير درجة حرارتها درجة سيليزية واحدة .


2-وجد ان معامل التمدد الحجمي لمادة صلبة يساوي تقريبا ثلاثة امثال معامل تمددها الخطي اي ان :

beta=3alpha

مثال:

اذا طكان معامل التمدد الخطي للزجاج alpha=9*10^-6/c فان معامل التمدد الحجمي للزجاج يساوي......

الحل:

beta=3alpha=3*9*10^-6=27*10^-6/c

( /c اي لكل درجة سيليزية )

3-الاطوال المتساوية من المواد المختلفة تتمدد بمقادير مختلفة اذا ارتفعت درجة حرارتها بنفس المقدار بسبب وجود معامل تمدد خطي ثابت لكل مادة

4-الحجوم المتساوية من المواد المختلفة تتمدد بمقادير مختلفة اذا ارتفعت درجة حرارتها بنفس المقدار بسبب وجود معامل تمدد حجمي ثابت لكل مادة صلبة.

5-اذا سخنت شريط معدني مكون من صفيحتين ملتحمتين من الحديد و الاخرى من النحاس فان الشريط ينحي باتجته صفيحة الحديد لان apha للنحاس اكبر من alpha للحديد .و عكس الكلام يحدث اذا برد الشريط.

مسألة:

ساق معدنية من النحاس طولها 100cm و كان alpha=18*10^-6/c للنحاس فاحسب:
1-الزيادة في طول السا عندما ترتفع دردة حرارتها درجة سيليزية واحدة
2-الطول النهائي للساق L2

الحل:

نجد ان:

deltaL=18*10^-4cm
L2=L1(1+alpha=100.0018cm

6-تترك مسافة بين قضبان السكك الحديدية حتى لا تتقوس القضبان نتيجة لتمددها صيفا و اقل مسافة تترك=تمدد احد القضبان

7-يمكن تعيين معامل التمدد الخطي لمادة باستخدام جهاز جنتر و ذلك بقياس deltaL لساق معدنية عند تسخينها بين T1 و T2 و بمعلومة طول الساق الاصلي L عند درجة حرارة T1 و تحسب من العلاقة:
alpha=deltaL/L*deltaT

8-اذا تلامس جسمان مختلفانلا في درجة الحرارة فان الطاقة الحرارية تنتقل من الجسم الساخن الى الجسم البارد حتى يصلان الى حالة اتزان حراري.

9-التمدد الحقيقي لسائل(ثابت للسائل الواحد)=تمدد الاناء(متغير)+التمدد الزاهري لسائل(متغير)

10-اذا زاد تمدد الاناء الحاوي لسائل فان مقدار الزيادة الزاهرية للسائل الواحد تقل.

----

يتبع...

[ابو يوسف]

السلام عليكم

اخي الكريم اي ام اف

جزاك الله كل خير

تحياتي لك

'>

[e.m.f]

لسلام عليكم:

شكرا لك اخي ابو يوسف على المرور '>

-----

1-للسوائل تمدد حجمي فقط لان السوائل ليس لها شكل ثابت و تتشكل بشكل الاناء الحاوي لها .

2-الزيادة في حجمة السائل اما:

أ-ظاهرية حيث
deltaV=V1*gama1*deltaT
في الحقيقة هب ليست جاما1 و لكن جاما و فوقها شرطة ( و لكن لصعوبة كتابتها ساسميها جاما1)
gama1=deltaV/V1*deltaT
و نعرف معامل المدد الظاهري لسائل gama1 ن القانون بانه مقدار الزيادة الظاهرية التي تطرأ على حجم وحدة الحجوم من السائل عندما ترتفع درجة حرارته درجة سيليزية واحدة.

2-حقيقة و يكون
gama=deltaV/V1*deltaT
و نعرف gama بانها مقدار الزيادة الحقيقة التي تطرأ على حجم وحدة الحجوم من السائل عندما ترتفع درجة حرارته درجة سيليزية واحدة.

سؤال:

ما العلاقة التي تربط بين gama ، gama1 ،beta .بين كيف توصلت لذلك.

الحل:

الزيادة الحقيقة في حجم السائل=الزيادة الظاهرية في حجم السائل+الزيادة في حجم الاناء
V1*beta*deltaT+V1*gama1*deltaT=V1*gama*deltaT
V1*deltaT(beta+gama1=V1*deltaT*gama
gama=gama1+beta
حيث gama ثابت و gama1 متغير و beta متغير

و هي العلاقة المطلوبة.

مثال:

اذا علمت أن alpha لاناء من الزجاج = 8*10^-6 لكل درجة سيليزية و كان gama1 = 178*10^-6/درجة سيليزية لذلك فان gama معامل التمدد الحقيقي للسائل = .......

الحل:

gama=gama1+beta=gama1+3alpha=178*10^-6+3*8*10^-6=202*10^-6/c

مثال:

اذا علمت بان gama=202*10^-6/c لسائل و gama1=178*10^-6/c لنفس السائل في اناء من الزجاج لذلك فان معامل التمدد الخطي لمادة الزجاج = ........

الحل:

gama=gama1+beta
beta=gama-gama1
beta=24*10^-6/c
beta=3alpha
alpha=beta/3
alpha=24*10^-6/3=8*10^-6/c

مثال:

إناء من الزجاج حجمه 25cm^3 و يحتوي على 23.5 سم^3 من الزيت عند درجة حرارة 15 سيليزية .احسب درجة الحرارة التي يملآ الزيت الاناء علما بان معامل التمدد الحقيقي للزيت 0.924*10^-3/درجة سيليزية و معامل التمدد الحجمي للزجاج 0.024*10^-3/درجة سيليزية.

الحل:

عندما يتمدد الزيت بحيث يملآ الاناء تكون الزيادة الظاهرية في حجمه

deltaV=V2-V1=25-32.5=1.5cm^3

و بما ان:

V2-V1=V1*gama*deltaT
gama=gama1+beta
gama1=gama-beta
gama1=0.924*10^-13-0.024*10^-3=0.889*10^-3/c
gama1=0.0009/c
1.5=23.5*0.0009*deltaT
deltaT=T2-15
deltaT=71c
T2-T1=71c
T2=71+15=86c

-----

يتبع...

[e.m.f]

السلام عليكم:

----------

اذا وضعت كمية من الزئبق في اناء زجاجي به ماء الى ارتفاع A في الانبوبة الزجاجية و عند تسخين الوعاء بما يحويه لم ينخفض سطح الماء في الانبوبة بل ارتفع من A الى B مباشرة.لماذا؟

لان تمدد كمية الزئبق = تمدد الاناء الزجاجي

لذلك لا ينخفض الماء من A بل يرتفع مباشرة الى B و لذلك الزيادة في حجم الماء تعتبر زيادة حقيقية.

سؤال:

صفيحة من الذهب على شكل مربع طوله 10 سم عند 20 درجة سيليزية عمل بها ثقب عند مركزها قطره 3 سم .احسب قطر الثقب و كذلك طول الصفيحة اذا سخنت بانتظام الى 60 .

الحل:

عند تسخين الصفيحة بانتظام فانها تتمدد من جميع جوانبها و بالتالي:

deltaL=L*alpha*deltaT
deltaT=60-20=40c
alpha=14*10^-6/c (تكون معطى بالسؤال )
deltaL=10*14*10^-6*40=0.0056cm
اذا طول الصفيحة بعدى التسخين = 10+0.0056=10.0056سم
بالنسبة للثقب فان قطره ايضا بالتسخين يزداد كما لو كان قرصا من مادة و لا يبدو هذا واضحا لاول وهلة .كي تتضح الصورة تخيل معي اننا كبرنا صورة بها دائرة سنجد كل ما في الصورة بما فيها قطر الدائرة سيزداد بنفس النسبة التي تكبر بها الصورة .اذا:
L=3cm
deltaT=60-20=40c
deltaL=L*alpha*deltaT
deltaL=3*14*10^-6*40=0.0017cm
اذا قطر الثقب = 3+0.0017=3.0017 سم.

--

تطبيق:

علل:اذا تلامس جسمان مختلفان في درجة الحرارة فانها يصلان الى اتزان حراري
علل:توضع فواصل بين قضبان سكة الحديد

سور حديقة مصنوع  من الحديد بحيث تترك مسافة بين كل قطعتين متتاليتين فاذا علمت ان طول كل قطعة من السور 12 سم عند درجة حرارة 8 سيليزية و ان اعلى درجة حرارة يصل اليها الجو 40 سيليزي.فاحسب المسافة التي يجب ان تترك بين كل قطعتين متتاليتين من السور علما بان معامل التمدد الخطي للحديد 0.000012 / درجة سيليزية.


-----

تحياتي للجميع,
e.m.f

[جنين]

السلام عليكم,,
صرااااحة ماقريته ,, لأن ما بي حيييييل أقرى فيزياء بهذه الفترة,,
لأني واصلة لحالت إشبااااع  '>
 لكن شكلة حلووووووووو ومفيد,, حبيت أقول لك مشكورة وماقصرت,,
 إنشاء الله أقراه في المستقبل,, وأعلق عليه ( عاد إذاااااا صار فيه أسئلة الله يعينك,, بنزعجك)
                    تشكراااااااات '>  
                           شاكرين مجهودك,,
                                           وعسااااااااه  دووووووم...