መስመራዊ መስፋፋት

አብዛኛዎቹ ጠጣር ነገሮች የሙቀት መጠኑ ሲቀየር መስመራዊ መስፋፋት ያጋጥማቸዋል። መስመራዊ መስፋፋት የእቃው ርዝመት ሲጨምር ወይም የእቃው ርዝመት ሲቀንስ ነው። ብዙውን ጊዜ የእቃው ርዝመት የሚጨምረው የሙቀት መጠኑ ሲቀንስ ሲሆን የእቃው ርዝመት ደግሞ ይቀንሳል። መስመራዊ መስፋፋት እንደ ቀጭን ሽቦዎች ባሉ ነገሮች ላይ ብቻ ሊከሰት እንደሚችል ያስቡ ይሆናል። ለምሳሌ፣ በመንገድ ዳር የቆመ መኪናን ይመልከቱ፣ ስለዚህ ለፀሐይ ይጋለጣል። መኪናው ሲሞቅ የብረት ሰሌዳው ወፍራም ሊሆን ይችላል፣ ወይም የጎን ርዝመቱ ሊጨምር ይችላል። ከዚንክ የተሠሩ ቤቶች ጣሪያዎችም መስፋፋት ሊያጋጥማቸው ይችላል። በዚህ ሁኔታ፣ ዚንክ ከመጠን በላይ ሲሞቅ፣ የዚንክ ጠርዞች ስፋት ይጨምራሉ እና ዚንክ እንኳን ወፍራም ሊሆኑ ይችላሉ። በድልድዩ ላይ ባለው የባቡር ሐዲድ እና ብረት ወይም ብረት ላይም ተመሳሳይ ነገር ተከስቷል።

አብዛኛዎቹ ጠጣር ነገሮች የነገሩ የሙቀት መጠን ሲቀየር ይሰፋሉ ወይም ይቀንሳሉ፣ ስለዚህ የሙቀት መጠኑ ለውጦች የጠጣር ነገሮችን መስፋፋት እንዴት እንደሚነኩ ማወቅ አለብን። ለምሳሌ፣ በባቡር ሐዲዶች ውስጥ ክፍተት። የባቡር ሐዲዶች ከብረት የተሠሩ ናቸው። መሐንዲሶቹ በእያንዳንዱ ሐዲድ መካከል ያለውን የክፍተት ስፋት አስልተው ነበር። በሞቃት ቀን፣ ባቡሩ ጥቂት ሴንቲሜትር ይዘረጋል። በባቡር ሲያልፍ፣ የባቡሩ ሙቀት እንዲሁ ይጨምራል ስለዚህ ባቡሩ ስንት ሴንቲሜትር እንዲዘልቅ። በቀዝቃዛ ምሽቶች፣ ሀዲዶቹ ወደ ስንት ሴንቲሜትር ይቀንሳሉ።

በመተንተን ውጤቶች ላይ በመመስረት፣ መሐንዲሶቹ በባቡር ክፍተቶች መካከል ያለውን ርቀት ይገምታሉ፣ ስለዚህ የባቡሩ ሙቀት ሲጨምር፣ ሀዲዶቹ እርስ በእርሳቸው እንዳይነኩ እና እንዳይታጠፉ።

በሙቀት ለውጦች እና በረጅም መስፋፋት መጠን መካከል ያለውን ግንኙነት የሚገልጽ ቀመር ለማግኘት፣ ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው መስፋፋት የሚያጋጥመውን ጠንካራ ነገር ይገምግሙ።

T_o = የመጀመሪያ ሙቀት፣ T = የመጨረሻ ሙቀት፣ L_o = የመጀመሪያ ርዝመት፣ ΔL = የርዝመት ለውጥ፣ L = ከተስፋፋ በኋላ ያለው ርዝመት፣ ΔT = የሙቀት ለውጥ።

የነገር ሙቀት = T _o (ነገር አሁንም ቀዝቃዛ ሲሆን)፣ የነገር ርዝመት = L _o ሲሆን። የነገሩ ሙቀት = T (የነገሩ ሙቀት ሲጨምር)፣ የነገሩ ርዝመት = L.

በተደረጉ ምልከታዎችና ሙከራዎች ውጤቶች ላይ በመመስረት፣ የነገሩ ርዝመት ለውጦች ከሙቀት ለውጦች ጋር ተመጣጣኝ ናቸው። የሙቀት መጠኑ ቢጨምር የነገሩ ርዝመት ይጨምራል። በተቃራኒው የሙቀት መጠኑ ሲቀንስ የነገሩ ርዝመት ይቀንሳል። የአንድ ነገር ርዝመት ለውጥ ከዋናው ነገር ርዝመት (ሎ) ጋር ተመጣጣኝ ነው። የሙቀት መጠኑ ተመሳሳይ ከሆነ፣ ለምሳሌ 10 ሜትር ርዝመት ያላቸው ነገሮች ከ5 ሜትር ርዝመት ብቻ ጋር ሲነፃፀሩ በእጥፍ ይጨምራሉ። ስለዚህ የነገሩ ርዝመት ሲረዝም የነገሩ መስፋፋት ይጨምራል።

የነገር ርዝመት (L) ለውጦች ከሙቀት ለውጦች (ΔT) ጋር ተመጣጣኝ ናቸው፡ ΔL α ΔT

የአንድ ነገር ርዝመት (ΔL) ለውጦች ከዋናው ነገር ርዝመት (L _o ) ጋር ተመጣጣኝ ናቸው፡ ΔL α L _o

የእያንዳንዱ ነገር ርዝመት ለውጦች ይለያያሉ። የሙቀት ለውጦች ተመሳሳይ ቢሆኑም፣ በብረት የሚፈጠረው መስፋፋት ከመስታወት ጋር ተመሳሳይ አይደለም። ከሌሎች ነገሮች ጋርም እንዲሁ። ስለዚህ፣ መስመራዊ መስፋፋት በእያንዳንዱ ነገር መስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት ላይ የተመሰረተ ነው። የመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት በጨመረ ቁጥር የርዝመቱ ጭማሪ ይጨምራል። የመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት ባነሰ ቁጥር የርዝመቱ ጭማሪ አነስተኛ ነው። የአንድ ነገር ርዝመት ለውጥ ከመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት ጋር ተመጣጣኝ ነው ሊባል ይችላል።

∆ L ∝ α

ከላይ ያሉት ሦስቱ ንጽጽሮች በአንድ እኩልታ ውስጥ ተገልጸዋል፡

መግለጫ፡ ΔL = የርዝመት ለውጥ፣ α = የመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት (አሃዶች α = K ^-1 ወይም (C ^o ) ^-1 ፣ L _o = የመጀመሪያ ርዝመት፣ ΔT (T ₁ – T _o ) ΔT = የሙቀት ለውጦች (የመጨረሻው የሙቀት መጠን - የመጀመሪያ የሙቀት መጠን)

የአንድ ነገር አጠቃላይ ርዝመት መስፋፋት ወይም መቀነስ ካጋጠመው በኋላ የነገሩን የመጀመሪያ ርዝመት (L _o ) እና የነገሩን ርዝመት ለውጥ (ΔL) በመጨመር ማግኘት ይቻላል።

መግለጫ፡ ΔL = ከተስፋፋ ወይም ከተቀነሰ በኋላ የነገሩ ርዝመት፣ L_o = የነገሩ የመጀመሪያ ርዝመት፣ ΔL = L – L_o = የርዝመት ለውጥ፣ α = የመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት (የα = K አሃዶች)^-1 ወይም (ሐ)^o)^-1, ΔT = T – T_o = የሙቀት ለውጥ፣ ቲ_o = የመጀመሪያው የሙቀት መጠን፣ T = የመጨረሻው የሙቀት መጠን።

የሙቀት መጠኑ (TT _o ) አሉታዊ ከሆነ የርዝመቱ ለውጥ (LL _o ) አሉታዊ ነው።

በዚህ ሁኔታ የነገሩ ርዝመት ይቀንሳል። በተቃራኒው የሙቀት ለውጥ (TT _o ) አዎንታዊ ከሆነ የርዝመት ለውጥ (LL _o ) አዎንታዊም ይሆናል። በዚህ ሁኔታ የነገሮች ርዝመት ይጨምራል።

የሚከተለው በ20 ዲግሪ ሴልሺየስ የሙቀት መጠን የጠጣር ነገሮች መስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት እሴት ነው። የፈሳሽ እና የጋዝ ንጥረ ነገሮች ቅርፅ ይለወጣል ስለዚህም እነዚህ ሁለት የንጥረ ነገሮች መስመራዊ መስፋፋትን ማየት አይችሉም። የጠጣር ነገር መስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት በሙቀት መጠን ላይም ይወሰናል። በተለያዩ የሙቀት መጠኖች፣ የጠጣር ነገሮች መስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት እንዲሁ ይለያያል። የሙቀት ልዩነት በጣም ጉልህ ካልሆነ፣ በመስመራዊ መስፋፋት ኮፊሸንት ላይ ያለው ልዩነት በጣም ጉልህ ስላልሆነ ችላ ሊባል ይችላል።