انبساط گرمایی

همانطور که می دانید، افزایش دما باعث افزایش جنبش اتم‌های (یا مولکول‌های) مواد می‌شود، این جنبش باعث می شود که اتم‌های (یا مولکول‌های) ماده به مقدار کمی از هم فاصله بگیرند و فضای بیشتری را اشغال کنند؛ در نتیجه ابعاد ماده کمی بیشتر شده و ماده دچار انبساط گرمایی می شود. البته انبساط گرمایی استثنائاتی هم دارد که یک مورد از آنها را در این فصل بررسی خواهیم کرد.

انواع انبساط گرمایی

  • انبساط طولی : اگر یک ماده به شکل میله‌ باشد، انبساط آن در راستای طول میله بیشتر به چشم آمده و می‌توانیم از انبساط وجه های دیگر آن صرف نظر کنیم که به این وضعیت انبساط طولی می‌گویند.
  • انبساط سطحی : همچنین اگر یک ورقه از یک ماده را در اختیار داشته باشیم، انبساط آن در دو وجهِ طولی و عرضی قابل توجه و انبساط در راستای ضخامت ورقه بسیار ناچیز است، به این نوع انبساط، انبساط سطحی می‌گوییم.
  • انبساط حجمی :  اگر اندازۀ هر سه وجه یک جسم اختلاف قابل توجهی با یکدیگر نداشته باشند، افزایش طول از هر سه وجه را محاسبه خواهیم کرد که به آن انبساط حجمی می‌گویند. دقت کنید که مایعات فقط انبساط حجمی دارند.

عوامل مؤثر بر انبساط گرمایی

انبساط گرمایی به عوامل زیر بستگی دارد

  1. ابعاد ماده : هرچه ابعد اولیۀ ماده (طول، عرض و ارتفاع) بیشتر باشد، انبساط گرمایی نیز بیشتر خواهد شد.
  2. جنس ماده : با افزایش دمای یکسان برای دو مادۀ مختلف، انبساط یکسانی را شاهد نخواهیم بود، هرماده ضریب انبساط گرماییِ مخصوص به خود را دارد که از ویژگی های فیزیکی منحصر به فرد همان ماده است.
  3. اختلاف دما (افزایش و یا کاهش دما) :هرچه دمای جسم را بیشتر کنیم، شاهد انبساط بیشتری در آن ماده خواهیم بود.

ضریب انبساط

همانطور که در بالا اشاره شد، انبساط گرمایی به جنس مواد بستگی دارد، یعنی اگر دو ماده با جنس های متفاوت (مثلاً آهن و آلومینیم) و با طول یکسان را به یک اندازه گرما دهیم و دمای آنها را به یک اندازه افزایش دهیم، افزایش طولِ آنها یکسان نخواهد بود.

تفاوت در افزایش طول این دوماده در شرایط یکسان، به جنس آنها بستگی دارد. این تفاوت با کمیتی به نام ضریب انبساط مشخص می‌شود که برای هر ماده، عددی مجزا و منحصر به فرد است. با توجه به اینکه انبساط گرمایی به سه بخشِ انبساط طولی، انبساط سطحی و انبساط حجمی تقسیم می‌شود، ضریب انبساط نیز به سه بخشِ ضریب انبساطِ طولی، سطحی و حجمی تقسیم می‌شود.

ضریب انبساط طولی

  • افزایش طولِ واحدِ طولِ یک جسم به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به عبارت دیگر : افزایش طولِ هر یک متر از یک ماده به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به بیان ساده تر، هر موقع یک متر از یک ماده را آن‌قدر گرم کنیم تا به اندازۀ یک کلوین دمایش افزایش یابد، چقدر به طولش اضافه می‌شود.

ضریب انبساط سطحی

  • افزایش سطحِ واحدِ سطحِ یک جسم به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به عبارت دیگر : افزایش سطحِ هر یک مترمربع از یک ماده به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به بیان ساده تر، هر موقع یک مترمربع از یک ماده را آن‌قدر گرم کنیم تا به اندازۀ یک کلوین دمایش افزایش یابد، چقدر به مساحتش اضافه می‌شود.

ضریب انبساط سطحیِ مواد جامد دو برابر ضریب انبساط طولی آنهاست.

ضریب انبساط حجمی

  • افزایش حجمِ واحدِ حجمِ یک جسم به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به عبارت دیگر : افزایش حجمِ هر یک مترمکعب از یک ماده به ازای یک کلوین افزایش دما.
  • به بیان ساده تر، هر موقع یک مترمکعب از یک ماده را آن‌قدر گرم کنیم تا به اندازۀ یک کلوین دمایش افزایش یابد، چقدر به حجمش اضافه می‌شود.

ضریب انبساس حجمی مواد جامد سه برابر ضریب انبساط طولی آنهاست.

انبساط گرمایی » فصل چهارم فیزیک دهم - آی فیزیک
انبساط گرمایی

بیشتر مواد با افزایش دما، ابعادشان افزایش می یابد. به این افزایش طول، سطح یا حجم مواد بر اثر افزایش دما، انبساط گرمایی(انبساط حرارتی) می گوییم.

ارائه دهنده دوره: Person

نام ارائه دهنده دوره: استاد عزیزی

امتیازدهی ویرایشگر:
5

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

keyboard_arrow_up