Elektrik kabellərini diqqətlə müşahidə etsəniz, onların boşluq səbəbindən aşağıya doğru əyilmiş olduğunu görəcəksiniz. Elektrik kabelləri niyə sadəcə gərginləşdirilmək əvəzinə, qəsdən boşaldılır? Şərqi Nusa Tenggara'nın Flores və Lembata bölgələrindəki damların əksəriyyəti sinkdən (Zn) hazırlanır. Gündüz və ya gecə sink damları səs çıxarır. Sink niyə səs çıxarır? Əgər Yava adasında yaşayırsınızsa, dəmir yolu relslərini müşahidə etmiş ola bilərsiniz. Rels birləşmələrində boşluqlar var. Rels birləşmələrindəki bu boşluqların funksiyası nədir? Genişləndirmə mövzusu ilə bağlı düşünə və soruşa biləcəyiniz bir çox şey var.
Uzunluq genişlənməsi
Əksər bərk cisimlər temperaturu dəyişdikdə xətti genişlənməyə məruz qalır. Bu, uzunluğun artmasına və ya azalmasına aiddir. Adətən, bir cismin uzunluğu temperaturu artdıqca artır, temperaturu azaldıqca isə azalır. Xətti genişlənmənin yalnız nazik tellər kimi cisimlərdə baş verdiyini düşünə bilərsiniz. Məsələn, günəş işığına məruz qalan yolun kənarında park edilmiş bir avtomobili düşünün. Avtomobil həddindən artıq qızdıqda, metal lövhə qalınlaşa və ya yanlarının uzunluğu arta bilər. Sink dam örtüyü də xətti genişlənməyə məruz qala bilər. Bu halda, sink həddindən artıq qızdıqda, sinkin kənarları genişlənir və sink də qalınlaşa bilər. Eyni şey dəmir yolu relslərində və dəmir və ya polad körpülərdə də baş verir.
Əksər bərk cisimlər temperaturu dəyişdikdə genişlənir və ya büzülür, ona görə də temperatur dəyişikliklərinin bərk cisimlərin genişlənməsinə necə təsir etdiyini anlamalıyıq. Bu, avadanlıq, bina, nəqliyyat vasitəsi və s. dizayn edərkən çox faydalıdır. Məsələn, dəmir yolu relslərindəki boşluqlar. Dəmir yolu relsləri poladdan hazırlanır. Mühəndislər hər bir rels arasındakı boşluqların enini hesablayıblar. İsti gündə relslər bir neçə santimetr genişlənəcək. Qatar onların üzərindən keçəndə relslərin temperaturu da artacaq və bu da relslərin neçə santimetr genişlənməsinə səbəb olacaq. Soyuq gecədə relslər neçə santimetr kiçiləcək. Təhlillərə əsasən, mühəndislər rels boşluqları arasındakı məsafəni təxmin edirlər ki, rels temperaturu artdıqda relslər bir-birinə toxunmasın və əyilməsin.
Temperatur dəyişikliyi ilə xətti genişlənmə miqdarı arasındakı əlaqəni ifadə edən düsturu əldə etməyimizə kömək etmək üçün, sağdakı şəkildə göstərildiyi kimi, genişlənməyə məruz qalan bərk cismi nəzərdən keçirin. Başlıq: To = ilkin temperatur, T = son temperatur, Lo = ilkin uzunluq, L = genişlənmədən sonrakı uzunluq, delta L = uzunluğun dəyişməsi, delta T = temperaturun dəyişməsi.
Cismin temperaturu = T olduqda ( cisim hələ də soyuqdur), cismin uzunluğu = L o . Cismin temperaturu = T olduqda (cismin temperaturu artdıqda), cismin uzunluğu = L. Müşahidələrin və təcrübələrin nəticələrinə əsasən, cismin uzunluğundakı dəyişiklik temperaturun dəyişməsi ilə mütənasibdir. Temperatur artdıqda, cismin uzunluğu da artır. Əksinə, temperatur azaldıqda, cismin uzunluğu azalır. Cismin uzunluğundakı dəyişiklik də cismin ilkin uzunluğuna (L o ) mütənasibdir. Temperatur dəyişikliyinin böyüklüyü eynidirsə, məsələn, 10 metr uzunluğunda olan bir cismin uzunluğu cəmi 5 metr uzunluğunda olan bir cismə nisbətən 2 dəfə artacaq. Beləliklə, cisim nə qədər uzun olarsa, cismin genişlənməsi bir o qədər böyük olar.
Bir cismin uzunluğundakı dəyişiklik (delta L) temperaturun dəyişməsi (delta T) ilə mütənasibdir:
Obyektin uzunluğundakı dəyişiklik (delta L) obyektin ilkin uzunluğuna (L) mütənasibdir.o):
Hər bir obyektin uzunluğundakı dəyişiklik fərqlidir. Böyük olsa belə temperatur dəyişiklikləri Eynilə, dəmirin yaşadığı genişlənmə şüşənin yaşadığı genişlənmə ilə eyni deyil. Eyni şey digər cisimlər üçün də keçərlidir. Buna görə də, xətti genişlənmə hər bir cismin xətti genişlənmə əmsalından asılıdır. Hər bir cisim üçün xətti genişlənmə əmsalı təcrübə yolu ilə əldə edilir. Xətti genişlənmə əmsalı nə qədər böyükdürsə, uzunluqda bir o qədər çox artım olur. Xətti genişlənmə əmsalı nə qədər kiçikdirsə, uzunluqda bir o qədər az artım olur. Deyə bilərik ki, cismin uzunluğundakı dəyişiklik xətti genişlənmə əmsalı ilə mütənasibdir.
Yuxarıdakı üç müqayisə aşağıdakı tənliklə ifadə olunur:
Genişlənmə və ya daralma baş verdikdən sonra cismin ümumi uzunluğunu, cismin ilkin uzunluğunu (L) toplamaqla əldə etmək olar.o) və obyekt uzunluğundakı dəyişikliklər (delta L).
Temperatur dəyişdikdə (TT)o) mənfidir, onda uzunluq dəyişikliyi (LL)o) da mənfidir. Bu halda, obyektin uzunluğu azalır. Əksinə, temperatur dəyişərsə (TT)o) müsbətdir, sonra uzunluq dəyişikliyi (LL)o) da müsbətdir. Bu halda cismin uzunluğu artır.
Aşağıdakı şəkildə 20 ° C temperaturda bərk cisimlərin xətti genişlənmə əmsalı verilmişdir. Mayelər və qazlar formasını dəyişir və bu da onların xətti genişlənməyə məruz qalmasına mane olur. Bərk cisimlərin xətti genişlənmə əmsalı da temperaturdan asılıdır. Müxtəlif temperaturlarda bərk cisimlərin xətti genişlənmə əmsalı da dəyişir. Temperatur fərqi çox böyük deyilsə, xətti genişlənmə əmsalındakı fərq də çox böyük olmayacaq, ona görə də onu nəzərə almamaq olar.
Həcm genişlənməsi
Uzunluq genişlənməsi yalnız bərk cisimlər tərəfindən, həcm genişlənməsi isə bərk, maye və ya qaz şəklində olan bütün cisimlər tərəfindən baş verir. Həcm genişlənməsi tənliyi uzunluq genişlənməsi tənliyinə bənzəyir.
Yuxarıdakı həcm genişlənmə tənliyi yalnız bir cismin (bərk, maye və ya qaz) həcmindəki dəyişiklik cismin ilkin həcmindən kiçik olduqda etibarlıdır. Əgər bir cismin həcmindəki dəyişiklik cismin ilkin həcmindən böyükdürsə, həcm genişlənmə tənliyi dəqiq nəticələr vermir. Adətən bərk cisimlərin yaşadığı həcm dəyişikliyi çox böyük deyil. Bunun əksinə olaraq, maye və qazların həcm əmsalının dəyəri olduqca böyükdür. Qazların həcm əmsalı da temperaturun dəyişməsi ilə asanlıqla dəyişir. Buna görə də, yuxarıdakı düstur yalnız bərk cisimlərin genişlənməsi üçün istifadə olunur. Qaz həcmindəki dəyişikliyi təyin etmək üçün düstur 11-ci sinifdə qazların kinetik nəzəriyyəsi mövzusunda öyrəniləcək.
