நேரியல் பரிமாணங்கள் மற்றும் உடல்களின் அளவுகள் வெப்பநிலை மாற்றங்களுடன் சிறிதளவு மாறினாலும், இந்த மாற்றம் பெரும்பாலும் நடைமுறையில் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும்; அதே நேரத்தில், இந்த நிகழ்வு அன்றாட வாழ்க்கையிலும் தொழில்நுட்பத்திலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
உடல்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது
வெப்ப விரிவாக்கம் காரணமாக திடப்பொருட்களின் அளவு மாற்றம் மற்ற உடல்கள் இந்த அளவு மாற்றத்தைத் தடுக்கும் பட்சத்தில் மகத்தான மீள் சக்திகளின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 100 செமீ2 குறுக்குவெட்டு கொண்ட எஃகு பாலத்தின் கற்றை, குளிர்காலத்தில் -40 °C முதல் கோடையில் +40 °C வரை சூடாக்கப்படும் போது, ஆதரவுகள் அதன் நீட்சியைத் தடுக்கும் போது, ஆதரவுகள் (பதற்றம்) மேல் அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. 1.6 108 Pa வரை, அதாவது 1.6 106N விசையுடன் ஆதரவுகளில் செயல்படுகிறது.
உடல்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்திற்கான ஹூக்கின் சட்டம் மற்றும் சூத்திரம் (9.2.1) ஆகியவற்றிலிருந்து கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளைப் பெறலாம்.
எஃப்
ஹூக்கின் சட்டத்தின்படி, இயந்திர அழுத்தம் a = ^ = Ee,
எங்கே? = y- - உறவினர் நீட்சி, ஒரு E - யங் மாடுலஸ், "o
(9.2.1) படி y1 = e = தொடர்புடைய இந்த மதிப்பை மாற்றுகிறது
ஹூக்கின் சட்டத்தின் சூத்திரத்தில் வலுவான நீட்டிப்பு, நாம் பெறுகிறோம்
எஃகுக்கு, யங்கின் மாடுலஸ் E = 2.1 1011 Pa, நேரியல் விரிவாக்கத்தின் வெப்பநிலை குணகம் a1 = 9 10-6 K-1. இந்தத் தரவை வெளிப்பாடாக மாற்றுவதன் மூலம் (9.4.1), = 80 °C இல் இயந்திர அழுத்தம் a = 1.6 108 Pa என்பதைக் காண்கிறோம்.
S = 10~2 m2 என்பதால், விசை F = aS = 1.6 106 N.
ஒரு உலோக கம்பி குளிர்ச்சியடையும் போது தோன்றும் சக்திகளை நிரூபிக்க, நீங்கள் பின்வரும் பரிசோதனையை செய்யலாம். ஒரு இரும்பு கம்பியை ஒரு துளையுடன் சூடாக்குவோம், அதில் ஒரு வார்ப்பிரும்பு கம்பி செருகப்படுகிறது (படம் 9.5). பின்னர் இந்த கம்பியை பள்ளங்கள் கொண்ட ஒரு பெரிய உலோக நிலைப்பாட்டில் செருகுவோம். குளிர்ந்த போது, தடி சுருங்குகிறது, மற்றும் வார்ப்பிரும்பு கம்பி உடைந்துவிடும் போன்ற பெரிய மீள் சக்திகள் அதில் எழுகின்றன.
அரிசி. 9.5
பல கட்டமைப்புகளை வடிவமைக்கும் போது உடல்களின் வெப்ப விரிவாக்கம் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். வெப்பநிலை மாறும்போது உடல்கள் சுதந்திரமாக விரிவடையும் அல்லது சுருங்குவதை உறுதி செய்ய நடவடிக்கை எடுக்க வேண்டியது அவசியம்.
எடுத்துக்காட்டாக, தந்தி கம்பிகளை இறுக்கமாக இழுப்பது தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது, அதே போல் ஆதரவுகளுக்கு இடையில் மின் கம்பி கம்பிகளையும் இழுக்க தடை விதிக்கப்பட்டுள்ளது. கோடையில், கம்பிகளின் தொய்வு குளிர்காலத்தை விட அதிகமாக இருக்கும்.
உலோக நீராவி குழாய்கள், அதே போல் நீர் சூடாக்கும் குழாய்கள், சுழல்கள் வடிவில் (படம் 9.6) வளைவுகள் (இழப்பீடுகள்) பொருத்தப்பட வேண்டும்.
உள் அழுத்தங்கள் இருக்கலாம் ^^
சீரற்ற வெப்பத்துடன் மறைந்துவிடும்
ஒரே மாதிரியான உடல். உதாரணமாக, கண்ணாடி - I I
ஒரு தடிமனான கண்ணாடி பாட்டில் அல்லது கண்ணாடி அதில் சூடான நீரை ஊற்றினால் வெடிக்கலாம். முதலில், நடந்தது படம். 9.6 1. சூடான நீருடன் தொடர்புள்ள பாத்திரத்தின் உள் பாகங்கள் சூடுபடுத்தப்படுகின்றன. அவை விரிவடைந்து வெளிப்புற குளிர் பகுதிகளில் வலுவான அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. எனவே, கப்பல் அழிவு ஏற்படலாம். ஒரு மெல்லிய கண்ணாடி அதில் சூடான நீரை ஊற்றும்போது வெடிக்காது, ஏனெனில் அதன் உள் மற்றும் வெளிப்புற பாகங்கள் சமமாக விரைவாக வெப்பமடைகின்றன.
குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி நேரியல் விரிவாக்கத்தின் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இத்தகைய கண்ணாடி விரிசல் இல்லாமல் சீரற்ற வெப்பம் அல்லது குளிர்ச்சியைத் தாங்கும். உதாரணமாக, குளிர்ந்த நீரை ஒரு சிவப்பு-சூடான குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி குடுவையில் ஊற்றலாம், அதே நேரத்தில் சாதாரண கண்ணாடியால் செய்யப்பட்ட ஒரு குடுவை அத்தகைய பரிசோதனையின் போது வெடிக்கும்.
வெப்பநிலை மாற்றங்களுடன் அவற்றின் பரிமாணங்கள் சமமாக மாறினால் மட்டுமே அவ்வப்போது வெப்பமாக்கல் மற்றும் குளிரூட்டலுக்கு உட்பட்ட வேறுபட்ட பொருட்கள் ஒன்றாக இணைக்கப்பட வேண்டும். பெரிய அளவிலான தயாரிப்புகளுக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது. உதாரணமாக, இரும்பு மற்றும் கான்கிரீட் வெப்பமடையும் போது சமமாக விரிவடையும். அதனால்தான் வலுவூட்டப்பட்ட கான்கிரீட் பரவலாகிவிட்டது - கடினமான கான்கிரீட் மோட்டார் ஒரு எஃகு லட்டியில் ஊற்றப்படுகிறது - வலுவூட்டல் (படம் 9.7). இரும்பு மற்றும் கான்கிரீட் வித்தியாசமாக விரிவடைந்தால், தினசரி மற்றும் வருடாந்திர வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களின் விளைவாக, வலுவூட்டப்பட்ட கான்கிரீட் அமைப்பு விரைவில் சரிந்துவிடும்.
இன்னும் சில உதாரணங்கள். மின் விளக்குகள் மற்றும் ரேடியோ விளக்குகளின் கண்ணாடி சிலிண்டர்களில் கரைக்கப்பட்ட உலோகக் கடத்திகள் ஒரு அலாய் (இரும்பு மற்றும் நிக்கல்) மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன, அவை கண்ணாடியின் விரிவாக்க குணகத்தைக் கொண்டுள்ளன, இல்லையெனில் உலோகத்தை சூடாக்கும்போது கண்ணாடி வெடிக்கும். உணவுகளை மூடுவதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் பற்சிப்பி மற்றும் இந்த உணவுகள் தயாரிக்கப்படும் உலோகம் நேரியல் விரிவாக்கத்தின் அதே குணகத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். இல்லையெனில், அதனுடன் பூசப்பட்ட உணவுகள் வெப்பமடைந்து குளிர்ச்சியடையும் போது பற்சிப்பி வெடிக்கும்.
திரவத்தை அனுமதிக்காத மூடிய பாத்திரத்தில் சூடேற்றப்பட்டால், குறிப்பிடத்தக்க சக்திகள் ஒரு திரவத்தால் உருவாக்கப்படலாம்.
விரிவடையும். இந்த சக்திகள் திரவத்தைக் கொண்டிருக்கும் பாத்திரங்களின் அழிவுக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, திரவத்தின் இந்த பண்பும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். உதாரணமாக, சூடான நீர் சூடாக்கும் குழாய் அமைப்புகள் எப்போதும் அமைப்பின் மேல் இணைக்கப்பட்ட மற்றும் வளிமண்டலத்திற்கு வெளிப்படும் விரிவாக்க தொட்டியுடன் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். ஒரு குழாய் அமைப்பில் நீர் சூடாக்கப்படும் போது, நீரின் ஒரு சிறிய பகுதி விரிவாக்க தொட்டியில் செல்கிறது, மேலும் இது நீர் மற்றும் குழாய்களின் அழுத்தமான நிலையை நீக்குகிறது. அதே காரணத்திற்காக, எண்ணெய் குளிரூட்டப்பட்ட மின்மாற்றியின் மேற்புறத்தில் எண்ணெய் விரிவாக்க தொட்டி உள்ளது. வெப்பநிலை உயரும் போது, தொட்டியில் எண்ணெய் அளவு அதிகரிக்கிறது, மற்றும் எண்ணெய் குளிர்ச்சியடையும் போது, அது குறைகிறது.
தொழில்நுட்பத்தில் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் பயன்பாடு
அரிசி. 9.8
தெர்மோஸ்டாட்
படம் 9.10 ஒரு வகை வெப்பநிலை கட்டுப்படுத்தியின் வடிவமைப்பை திட்டவட்டமாக காட்டுகிறது. வெப்பநிலை மாறும்போது பைமெட்டாலிக் ஆர்க் 1 அதன் வளைவை மாற்றுகிறது. ஒரு உலோகத் தகடு 2 அதன் இலவச முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது வில் துண்டிக்கப்படும் போது, தொடர்பு 3 ஐத் தொட்டு, முறுக்கப்பட்டால், அதிலிருந்து விலகிச் செல்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, தொடர்பு 3 மற்றும் தட்டு 2 ஆகியவை வெப்பமூட்டும் சாதனத்தைக் கொண்ட மின்சுற்றின் முனைகள் 4, 5 உடன் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், பின்னர் தொடர்பில்
உடல்களின் வெப்ப விரிவாக்கம் தொழில்நுட்பத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு சில உதாரணங்களை மட்டும் தருவோம். இரண்டு வேறுபட்ட தகடுகள் (உதாரணமாக, இரும்பு மற்றும் தாமிரம்), ஒன்றாக பற்றவைக்கப்பட்டு, பைமெட்டாலிக் தகடு (படம் 9.8) என்று அழைக்கப்படும். வெப்பமடையும் போது, அத்தகைய தட்டுகள் ஒன்று மற்றொன்றை விட அதிகமாக விரிவடைவதால் வளைகிறது. மேலும் விரிவடையும் கீற்றுகளில் ஒன்று (செம்பு) எப்போதும் குவிந்த பக்கத்தில் இருக்கும் (படம் 9.9). பைமெட்டாலிக் கீற்றுகளின் இந்த பண்பு வெப்பநிலையை அளவிடுவதற்கும் அதை ஒழுங்குபடுத்துவதற்கும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
தொடர்பு மற்றும் தட்டு ஏற்பட்டவுடன், மின்சுற்று மூடப்படும்: சாதனம் அறையை சூடாக்கத் தொடங்கும். பைமெட்டாலிக் ஆர்க் 1, சூடாக்கப்படும் போது, முறுக்க ஆரம்பிக்கும் மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் தொடர்பு 3 இலிருந்து தட்டு 2 துண்டிக்கப்படும்: சுற்று உடைந்து வெப்பம் நிறுத்தப்படும். குளிர்விக்கும் போது, ஆர்க் 1, பிரித்தெடுத்தல், மீண்டும் வெப்பமூட்டும் சாதனத்தை இயக்க கட்டாயப்படுத்தும். இதனால், அறை வெப்பநிலை இந்த மட்டத்தில் பராமரிக்கப்படும். இதேபோன்ற தெர்மோஸ்டாட் இன்குபேட்டர்களில் நிறுவப்பட்டுள்ளது, அங்கு நிலையான வெப்பநிலையை பராமரிக்க வேண்டியது அவசியம். அன்றாட வாழ்க்கையில், தெர்மோஸ்டாட்கள் குளிர்சாதன பெட்டிகள், மின்சார இரும்புகள் போன்றவற்றில் நிறுவப்பட்டுள்ளன. ரயில்வே கார் சக்கரத்தின் விளிம்பு (கட்டு) எஃகால் ஆனது, மீதமுள்ள சக்கரம் மலிவான உலோகத்தால் ஆனது - வார்ப்பிரும்பு. சூடாக்கும்போது டயர்கள் சக்கரங்களில் வைக்கப்படுகின்றன. குளிர்ந்த பிறகு, அவை சுருங்குகின்றன, எனவே உறுதியாகப் பிடிக்கின்றன.
மேலும், சூடான நிலையில், புல்லிகள், தாங்கு உருளைகள் தண்டுகள், மர பீப்பாய்கள் மீது இரும்பு வளையங்கள், முதலியன வைக்கப்படும். பாதரசம், ஆல்கஹால் போன்றவை தெர்மோமீட்டர்கள் தயாரிப்பதற்கு திரவமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
உடல்கள் விரிவடையும் போது அல்லது சுருங்கும்போது, மற்ற உடல்கள் அளவு மாற்றத்தைத் தடுத்தால் மிகப்பெரிய இயந்திர அழுத்தங்கள் எழுகின்றன. இந்த நுட்பம் பைமெட்டாலிக் தகடுகளைப் பயன்படுத்துகிறது, அவை சூடாகும்போது அவற்றின் வடிவத்தை மாற்றும்.
8 ஆம் வகுப்புக்கான இயற்பியல் தேர்வு.
2. வெப்ப இயக்கம்.
அனைத்து உடல்களும் தொடர்ச்சியான இயக்கத்தில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளால் ஆனவை. அதிக வெப்பநிலையில் பரவல் வேகமாக நிகழ்கிறது என்பதை நாம் ஏற்கனவே அறிவோம். இதன் பொருள் மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தின் வேகம் மற்றும் வெப்பநிலை தொடர்புடையது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தின் வேகம் அதிகரிக்கிறது, அது குறையும் போது, அது குறைகிறது. இதன் விளைவாக, உடல் வெப்பநிலை மூலக்கூறுகளின் இயக்கத்தின் வேகத்தைப் பொறுத்தது. உடல்களின் வெப்பம் மற்றும் குளிர்ச்சியுடன் தொடர்புடைய நிகழ்வுகள் வெப்பம் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக, காற்று குளிர்ச்சி, பனி உருகுதல். உடலில் உள்ள ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் மிகவும் சிக்கலான பாதையில் நகர்கிறது. உதாரணமாக, வாயுத் துகள்கள் வெவ்வேறு திசைகளில் அதிக வேகத்தில் நகர்ந்து ஒருவருக்கொருவர் மற்றும் கொள்கலனின் சுவர்களில் மோதுகின்றன.
ஒரு உடலை உருவாக்கும் துகள்களின் சீரற்ற இயக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது வெப்ப இயக்கம்.
திடப்பொருட்களின் விரிவாக்கம்.
சூடாகும்போது, மூலக்கூறுகளின் அதிர்வு வீச்சு அதிகரிக்கிறது, அவற்றுக்கிடையேயான தூரம் அதிகரிக்கிறது, மேலும் உடல் ஒரு பெரிய அளவை நிரப்புகிறது. திடப்பொருள்கள் வெப்பமடையும் போது அனைத்து திசைகளிலும் விரிவடையும்.
திரவங்களின் விரிவாக்கம்.
திடப்பொருட்களை விட திரவங்கள் அதிகமாக விரிவடைகின்றன. அவை எல்லா திசைகளிலும் விரிவடைகின்றன. மூலக்கூறுகளின் அதிக இயக்கம் காரணமாக, திரவமானது அது அமைந்துள்ள பாத்திரத்தின் வடிவத்தை எடுக்கும்.
தொழில்நுட்பத்தில் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் கணக்கியல் மற்றும் பயன்பாடு.
அன்றாட வாழ்க்கை மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில், வெப்ப விரிவாக்கம் மிகவும் முக்கியமானது. மின்சார ரயில்களில், குளிர்காலம் மற்றும் கோடையில் மின்சார இன்ஜின்களுக்கு ஆற்றலை வழங்கும் கம்பிகளில் நிலையான பதற்றத்தை பராமரிப்பது அவசியம். இதைச் செய்ய, கம்பியில் உள்ள பதற்றம் ஒரு கேபிளால் உருவாக்கப்படுகிறது, அதன் ஒரு முனை கம்பியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மற்றொன்று ஒரு தொகுதி மீது தூக்கி எறியப்பட்டு அதிலிருந்து ஒரு சுமை இடைநீக்கம் செய்யப்படுகிறது.
ஒரு பாலம் கட்டும் போது, டிரஸின் ஒரு முனை உருளைகளில் வைக்கப்படுகிறது. இது செய்யப்படாவிட்டால், அது கோடையில் விரிவடைந்து, குளிர்காலத்தில் சுருங்கும்போது, பாலம் தங்கியிருக்கும் அபுட்மென்ட்களை டிரஸ் தளர்த்தும்.
ஒளிரும் விளக்குகளை உருவாக்கும் போது, கண்ணாடியின் உள்ளே இயங்கும் கம்பியின் ஒரு பகுதியானது கண்ணாடியின் விரிவாக்க குணகம் போலவே இருக்க வேண்டும், இல்லையெனில் அது விரிசல் ஏற்படலாம்.
மேற்கூறிய எடுத்துக்காட்டுகள் அன்றாட வாழ்க்கை மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் பங்கு மற்றும் பல்வேறு பயன்பாடுகளை தீர்ந்துவிடவில்லை.
வெப்பமானிகள்.
தெர்மோமீட்டர்கள் எப்போதும் அவற்றின் சொந்த வெப்பநிலையைக் காட்டுகின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்திற்குப் பிறகுதான் இந்த வெப்பநிலை சுற்றுப்புற வெப்பநிலைக்கு சமமாக மாறும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், தெர்மோமீட்டர்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட மந்தநிலையால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.
திரவ வெப்பமானிகள்.
பாதரசம், ஆல்கஹால், டோலுயீன், பென்டேன் மற்றும் பிறவற்றின் திரவ நெடுவரிசையின் நீளம் வெப்பநிலையின் அளவீடாக செயல்படுகிறது. தெர்மோமீட்டரில் உள்ள திரவத்தின் கொதிநிலை மற்றும் உறைபனி வெப்பநிலைகளால் அளவீட்டு இடைவெளி வரையறுக்கப்படுகிறது.
உலோக வெப்பமானிகள்.
ஒரு உலோக வெப்பமானி ஒரு பைமெட்டாலிக் தட்டு, அதாவது, இரண்டு வெவ்வேறு உலோகங்களின் கீற்றுகளிலிருந்து பற்றவைக்கப்பட்ட ஒரு தட்டு. உலோகங்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தில் உள்ள வேறுபாடு காரணமாக, வெப்பமடையும் போது தட்டு வளைந்துவிடும். ஒரு நீண்ட தட்டில் இருந்து ஒரு சுழல் வளைந்திருக்கும். சுழலின் வெளிப்புற முனை சரி செய்யப்பட்டது, மற்றும் ஒரு அம்பு உள் முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது அளவில் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையைக் குறிக்கிறது.
எதிர்ப்பு தெர்மோமீட்டர்கள்.
உலோகங்களின் எதிர்ப்பானது வெப்பநிலையுடன் மாறுகிறது. சுற்றுவட்டத்தின் தற்போதைய வலிமை கடத்தியின் எதிர்ப்பைப் பொறுத்தது, எனவே அதன் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. ஒரு எதிர்ப்பு தெர்மோமீட்டரின் நன்மை என்னவென்றால், அளவிடும் சாதனம் மற்றும் வெப்பநிலை அளவிடப்படும் இடம் கணிசமான தூரத்தில் பிரிக்கப்படலாம்.
நீரின் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் அம்சங்கள்.
அளவீட்டு விரிவாக்கத்தின் குணகம் பலவீனமாக வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. நீர் ஒரு விதிவிலக்கு மற்றும் நீரின் விரிவாக்க குணகம் வெப்பநிலையை வலுவாக சார்ந்துள்ளது, மேலும் 0 முதல் 4 டிகிரி C வரையிலான வரம்பில் அது எதிர்மறை மதிப்பை எடுக்கும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், நீரின் அளவு 0 முதல் 4 டிகிரி C வரை குறைகிறது, பின்னர் அதிகரிக்கிறது.
இயற்கையில் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் மதிப்பு.
இயற்கை நிகழ்வுகளில் காற்றின் வெப்ப விரிவாக்கம் பெரும் பங்கு வகிக்கிறது. காற்றின் வெப்ப விரிவாக்கம் செங்குத்து திசையில் காற்று வெகுஜனங்களின் இயக்கத்தை உருவாக்குகிறது (சூடான, குறைந்த அடர்த்தியான காற்று உயரும், குளிர் மற்றும் குறைந்த அடர்த்தியான காற்று கீழே செல்கிறது). பூமியின் பல்வேறு பகுதிகளில் காற்றின் சீரற்ற வெப்பம் காற்றின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. நீரின் சீரற்ற வெப்பம் கடல்களில் நீரோட்டங்களை உருவாக்குகிறது.
தினசரி மற்றும் வருடாந்திர வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள் காரணமாக பாறைகள் வெப்பமடைந்து குளிர்ச்சியடையும் போது (பாறையின் கலவை பன்முகத்தன்மை கொண்டதாக இருந்தால்), விரிசல்கள் உருவாகின்றன, இது பாறைகளின் அழிவுக்கு பங்களிக்கிறது.
வெப்ப விரிவாக்கம்- வெப்பநிலை மாறும்போது உடலின் நேரியல் பரிமாணங்களிலும் வடிவத்திலும் ஏற்படும் மாற்றம். திடப்பொருட்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தை வகைப்படுத்த, நேரியல் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.
திடப்பொருட்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் பொறிமுறையை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம். ஒரு திடமான உடலுக்கு வெப்ப ஆற்றல் வழங்கப்பட்டால், லட்டியில் உள்ள அணுக்களின் அதிர்வு காரணமாக, வெப்பத்தை உறிஞ்சும் செயல்முறை ஏற்படுகிறது. இந்த வழக்கில், அணுக்களின் அதிர்வுகள் மிகவும் தீவிரமாகின்றன, அதாவது. அவற்றின் வீச்சு மற்றும் அதிர்வெண் அதிகரிக்கும். அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள தூரம் அதிகரிக்கும் போது, அணுக்கரு ஆற்றலால் வகைப்படுத்தப்படும் ஆற்றல் சக்தியும் அதிகரிக்கிறது.
பிந்தையது விரட்டும் மற்றும் கவர்ச்சிகரமான சக்திகளின் திறன்களின் கூட்டுத்தொகையால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள விரட்டும் விசைகள் கவர்ச்சிகரமான விசைகளை விட அணுக்கரு தூரத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் வேகமாக மாறுகின்றன; இதன் விளைவாக, ஆற்றல் குறைந்தபட்ச வளைவின் வடிவம் சமச்சீரற்றதாக மாறுகிறது, மேலும் சமநிலை இடை அணு தூரம் அதிகரிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு வெப்ப விரிவாக்கத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது.
அவற்றுக்கிடையேயான தூரத்தில் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளின் சாத்தியமான ஆற்றலின் சார்பு வெப்ப விரிவாக்கத்திற்கான காரணத்தைக் கண்டறிய உதவுகிறது. படம் 9.2 இலிருந்து பார்க்க முடிந்தால், ஆற்றல் வளைவு மிகவும் சமச்சீரற்றது. இது குறைந்தபட்ச மதிப்பிலிருந்து மிக விரைவாக (செங்குத்தாக) அதிகரிக்கிறது E p0(புள்ளியில் ஆர் 0) குறையும் போது ஆர்மற்றும் அதிகரிப்புடன் ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாக வளர்கிறது ஆர்.
படம் 2.5
முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில், சமநிலை நிலையில், மூலக்கூறுகள் ஒருவருக்கொருவர் தொலைவில் இருக்கும் ஆர் 0, சாத்தியமான ஆற்றலின் குறைந்தபட்ச மதிப்புடன் தொடர்புடையது E p0.மூலக்கூறுகள் வெப்பமடையும் போது, அவை அவற்றின் சமநிலை நிலையைச் சுற்றி அதிர்வுறும். அலைவுகளின் வரம்பு சராசரி ஆற்றல் மதிப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது ஈ.சாத்தியமான வளைவு சமச்சீராக இருந்தால், மூலக்கூறின் சராசரி நிலை இன்னும் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கும் ஆர் 0 . இது வெப்பமடையும் போது மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான சராசரி தூரத்தின் பொதுவான மாறுபாட்டைக் குறிக்கும், எனவே, வெப்ப விரிவாக்கம் இல்லாதது. உண்மையில், வளைவு சமச்சீரற்றது. எனவே, சமமான சராசரி ஆற்றலுடன் , அதிர்வுறும் மூலக்கூறின் சராசரி நிலை தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது ஆர் 1> ஆர் 0.
இரண்டு அண்டை மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான சராசரி தூரத்தில் மாற்றம் என்பது உடலில் உள்ள அனைத்து மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையிலான தூரத்தில் ஏற்படும் மாற்றமாகும். அதனால் உடல் அளவு கூடுகிறது. உடலின் மேலும் வெப்பம் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்புக்கு மூலக்கூறின் சராசரி ஆற்றலை அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது , முதலியன. அதே நேரத்தில், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான சராசரி தூரமும் அதிகரிக்கிறது, இப்போது அதிர்வுகள் புதிய சமநிலை நிலையைச் சுற்றி அதிக வீச்சுடன் நிகழ்கின்றன: ஆர் 2 > ஆர் 1, ஆர் 3 > ஆர் 2முதலியன
திடப்பொருட்களைப் பொறுத்தவரை, அதன் வடிவம் வெப்பநிலையில் (சீரான வெப்பமாக்கல் அல்லது குளிரூட்டலுடன்) மாறாது, நேரியல் பரிமாணங்களில் (நீளம், விட்டம், முதலியன) - நேரியல் விரிவாக்கம் மற்றும் ஒரு மாற்றம் ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு வேறுபாடு செய்யப்படுகிறது. தொகுதி - அளவு விரிவாக்கம். திரவங்கள் சூடாகும்போது வடிவத்தை மாற்றலாம் (உதாரணமாக, ஒரு தெர்மோமீட்டரில், பாதரசம் ஒரு தந்துகிக்குள் நுழைகிறது). எனவே, திரவங்களின் விஷயத்தில், அளவீட்டு விரிவாக்கம் பற்றி மட்டுமே பேசுவது அர்த்தமுள்ளதாக இருக்கிறது.
வெப்ப விரிவாக்கத்தின் அடிப்படை விதிதிட உடல்கள் நேரியல் பரிமாணத்துடன் கூடிய உடல் என்று கூறுகிறது எல் 0அதன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது ΔTΔ அளவு மூலம் விரிவடைகிறது எல், சமமாக:
Δ L = αL 0 ΔT, (2.28)
எங்கே α - என்று அழைக்கப்படும் நேரியல் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகம்.
உடலின் பரப்பளவு மற்றும் கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கணக்கிடுவதற்கு இதே போன்ற சூத்திரங்கள் உள்ளன. வழங்கப்பட்ட எளிமையான வழக்கில், வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகம் வெப்பநிலை அல்லது விரிவாக்கத்தின் திசையை சார்ந்து இல்லை என்றால், மேலே உள்ள சூத்திரத்தின்படி கண்டிப்பாக அனைத்து திசைகளிலும் பொருள் ஒரே மாதிரியாக விரிவடையும்.
நேரியல் விரிவாக்கத்தின் குணகம் பொருளின் தன்மை மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது. இருப்பினும், மிகவும் பரந்த வரம்புகளுக்குள் வெப்பநிலை மாற்றங்களைக் கருத்தில் கொண்டால், வெப்பநிலையில் α இன் சார்பு புறக்கணிக்கப்படலாம் மற்றும் நேரியல் விரிவாக்கத்தின் வெப்பநிலை குணகம் கொடுக்கப்பட்ட பொருளின் நிலையான மதிப்பாகக் கருதப்படலாம். இந்த வழக்கில், உடலின் நேரியல் பரிமாணங்கள், சூத்திரத்தில் இருந்து பின்வருமாறு (2.28), பின்வருமாறு வெப்பநிலை மாற்றத்தைப் பொறுத்தது:
எல் = எல் 0 ( 1 +αΔT) (2.29)
திடப்பொருட்களில், மெழுகு மிகவும் விரிவடைகிறது, இந்த வகையில் பல திரவங்களை மீறுகிறது. வகையைப் பொறுத்து, மெழுகின் வெப்ப விரிவாக்க குணகம் இரும்பை விட 25 முதல் 120 மடங்கு அதிகமாகும். திரவங்களில், ஈதர் மிகவும் விரிவடைகிறது. இருப்பினும், ஈதரை விட 9 மடங்கு அதிகமாக விரிவடையும் ஒரு திரவம் உள்ளது - திரவ கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO3) +20 டிகிரி செல்சியஸில். அதன் விரிவாக்க குணகம் வாயுக்களை விட 4 மடங்கு அதிகம்.
குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி திடப்பொருட்களில் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் மிகக் குறைந்த குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது - இரும்பை விட 40 மடங்கு குறைவு. 1000 டிகிரிக்கு சூடேற்றப்பட்ட குவார்ட்ஸ் குடுவையை கப்பலின் ஒருமைப்பாட்டிற்கு பயப்படாமல் பனி நீரில் பாதுகாப்பாக இறக்கலாம்: குடுவை வெடிக்காது. குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை விட வைரமானது குறைந்த விரிவாக்க குணகத்தையும் கொண்டுள்ளது.
உலோகங்களில், குறைந்தபட்சம் விரிவடையும் எஃகு வகை இன்வார் என்று அழைக்கப்படுகிறது; அதன் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகம் சாதாரண எஃகு விட 80 மடங்கு குறைவாக உள்ளது.
கீழே உள்ள அட்டவணை 2.1 சில பொருட்களின் அளவீட்டு விரிவாக்கத்தின் குணகங்களைக் காட்டுகிறது.
அட்டவணை 2.1 - வளிமண்டல அழுத்தத்தில் சில வாயுக்கள், திரவங்கள் மற்றும் திடப்பொருட்களின் ஐசோபரிக் விரிவாக்கக் குணகத்தின் மதிப்பு
தொகுதி விரிவாக்க குணகம் | நேரியல் விரிவாக்க குணகம் | ||||
பொருள் | வெப்பநிலை, °C | α×10 3 , (°C) -1 | பொருள் | வெப்பநிலை, °C | α×10 3 , (°C) -1 |
வாயுக்கள் | வைரம் | 1,2 | |||
கிராஃபைட் | 7,9 | ||||
கதிர்வளி | 0-100 | 3,658 | கண்ணாடி | 0-100 | ~9 |
ஆக்ஸிஜன் | 3,665 | மின்னிழைமம் | 4,5 | ||
திரவங்கள் | செம்பு | 16,6 | |||
தண்ணீர் | 0,2066 | அலுமினியம் | |||
பாதரசம் | 0,182 | இரும்பு | |||
கிளிசரால் | 0,500 | இன்வர் (36.1% Ni) | 0,9 | ||
எத்தனால் | 1,659 | பனிக்கட்டி | -10 o முதல் 0 o C வரை | 50,7 |
கட்டுப்பாட்டு கேள்விகள்
1. அதிர்வெண் மூலம் சாதாரண அதிர்வுகளின் பரவலை வகைப்படுத்தவும்.
2. ஃபோனான் என்றால் என்ன?
3. Debye வெப்பநிலையின் இயற்பியல் பொருளை விளக்குங்கள். கொடுக்கப்பட்ட பொருளுக்கு Debye வெப்பநிலையை எது தீர்மானிக்கிறது?
4. ஒரு படிகத்தின் லட்டு வெப்ப திறன் குறைந்த வெப்பநிலையில் ஏன் நிலையாக இருக்காது?
5. திடப்பொருளின் வெப்பத் திறன் என அழைக்கப்படுகிறது? அது எவ்வாறு தீர்மானிக்கப்படுகிறது?
6. படிக லட்டு வெப்பத் திறன் க்ரெஷ் வெப்பநிலை T மீது சார்ந்திருப்பதை விளக்குக.
7. ஒரு லட்டியின் மோலார் வெப்பத் திறனுக்கான துலாங்-பெட்டிட் சட்டத்தைப் பெறவும்.
8. படிக லட்டியின் மோலார் வெப்பத் திறனுக்கான டெபியின் விதியைப் பெறவும்.
9. உலோகத்தின் மோலார் வெப்பத் திறனுக்கு மின்னணு வெப்பத் திறன் என்ன பங்களிப்பைச் செய்கிறது?
10. திடப்பொருளின் வெப்ப கடத்துத்திறன் என்ன? இது எவ்வாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது? உலோகம் மற்றும் மின்கடத்தா நிகழ்வுகளில் வெப்ப கடத்துத்திறன் எவ்வாறு ஏற்படுகிறது.
11. ஒரு படிக லட்டியின் வெப்ப கடத்துத்திறன் வெப்பநிலையை எவ்வாறு சார்ந்துள்ளது? விளக்க.
12. எலக்ட்ரான் வாயுவின் வெப்ப கடத்துத்திறனை வரையறுக்கவும். ஒப்பிடு χ எல்மற்றும் χ தீர்க்கவும்உலோகங்கள் மற்றும் மின்கடத்தாக்களில்.
13. திடப்பொருட்களின் வெப்ப விரிவாக்கத்தின் பொறிமுறைக்கு இயற்பியல் விளக்கத்தை அளிக்கவும்? CTE எதிர்மறையாக இருக்க முடியுமா? ஆம் எனில், காரணத்தை விளக்குங்கள்.
14. வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகத்தின் வெப்பநிலை சார்புநிலையை விளக்குங்கள்.