Եթե ուշադիր դիտարկեք էլեկտրական մալուխները, կնկատեք, որ դրանք կորացած են դեպի ներքև՝ թուլացման պատճառով: Ինչո՞ւ են էլեկտրական մալուխները միտումնավոր թուլացնում, այլ ոչ թե պարզապես ձգում: Արևելյան Նուսա Թենգարայի Ֆլորես և Լեմբատա քաղաքների տանիքների մեծ մասը պատրաստված է ցինկից (Zn): Ցերեկը կամ գիշերը ցինկապատ տանիքները աղմուկ են հանում: Ինչո՞ւ է ցինկը աղմուկ հանում: Եթե ապրում եք Ճավա կղզում, հնարավոր է, որ նկատած լինեք երկաթուղային գծեր: Ռելսերի միացումների մոտ կան ճեղքեր: Ո՞րն է այդ ճեղքերի գործառույթը ռելսերի միացումների մոտ: Կան բազմաթիվ բաներ, որոնց մասին կարող եք մտածել և հարցնել՝ կապված ընդլայնման թեմայի հետ :
Երկարության ընդլայնում
Պինդ մարմինների մեծ մասը ենթարկվում է գծային ընդարձակման, երբ նրանց ջերմաստիճանը փոխվում է: Սա վերաբերում է երկարության աճին կամ փոքրացմանը: Սովորաբար, մարմնի երկարությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց, մինչդեռ երկարությունը նվազում է ջերմաստիճանի նվազմանը զուգընթաց: Դուք կարող եք մտածել, որ գծային ընդարձակումը տեղի է ունենում միայն բարակ լարերի նման առարկաներում: Օրինակ, պատկերացրեք ճանապարհի եզրին կայանված մեքենա, որը ենթարկվում է արևի լույսի: Երբ մեքենան գերտաքանում է, մետաղական թիթեղը կարող է ավելի հաստ դառնալ, կամ դրա կողմերի երկարությունը կարող է մեծանալ: Ցինկե տանիքը նույնպես կարող է գծային ընդարձակման ենթարկվել: Այս դեպքում, երբ ցինկը գերտաքանում է, ցինկի եզրերը ընդարձակվում են, և ցինկը նույնպես կարող է ավելի հաստ դառնալ: Նույնը տեղի է ունենում երկաթուղային գծերի և երկաթե կամ պողպատե կամուրջների հետ:
Պինդ մարմինների մեծ մասը ընդարձակվում կամ կծկվում է, երբ դրանց ջերմաստիճանը փոխվում է, ուստի մենք պետք է հասկանանք, թե ինչպես են ջերմաստիճանի փոփոխությունները ազդում պինդ մարմինների ընդարձակման վրա: Սա շատ օգտակար է սարքավորումներ, շենքեր, տրանսպորտային միջոցներ և այլն նախագծելիս: Օրինակ՝ երկաթուղային գծերի ճեղքերը: Երկաթուղային գծերը պատրաստված են պողպատից: Ինժեներները հաշվարկել են յուրաքանչյուր ռելսի միջև եղած ճեղքերի լայնությունը: Շոգ օրը ռելսերը կընդլայնվեն մի քանի սանտիմետրով: Երբ գնացքն անցնում է դրանց վրայով, ռելսերի ջերմաստիճանը նույնպես բարձրանում է, ինչը հանգեցնում է ռելսերի ընդարձակմանը քանի սանտիմետրով: Սառը գիշերը ռելսերը կծկվում են քանի սանտիմետրով: Վերլուծության հիման վրա ինժեներները գնահատում են ռելսերի ճեղքերի միջև եղած հեռավորությունը, որպեսզի ռելսի ջերմաստիճանը բարձրանալիս ռելսերը չդիպչեն միմյանց և չծռվեն:
Որպեսզի կարողանանք ստանալ ջերմաստիճանի փոփոխության և գծային ընդարձակման մեծության միջև եղած կապը արտահայտող բանաձևը, դիտարկենք ընդարձակման ենթարկվող պինդ մարմին, ինչպես ցույց է տրված աջ կողմում գտնվող նկարում։ Վերնագիր՝ To = սկզբնական ջերմաստիճան, T = վերջնական ջերմաստիճան, Lo = սկզբնական երկարություն, L = երկարությունը ընդարձակումից հետո, դելտա L = երկարության փոփոխություն, դելտա T = ջերմաստիճանի փոփոխություն։
Երբ մարմնի ջերմաստիճանը = T ° (մարմինը դեռ ցուրտ է), մարմնի երկարությունը = L ° : Երբ մարմնի ջերմաստիճանը = T° (մարմնի ջերմաստիճանը բարձրանում է), մարմնի երկարությունը = L: Դիտարկումների և փորձերի արդյունքների հիման վրա, մարմնի երկարության փոփոխությունը համեմատական է ջերմաստիճանի փոփոխությանը: Եթե ջերմաստիճանը բարձրանում է, մարմնի երկարությունը մեծանում է: Հակառակը, երբ ջերմաստիճանը իջնում է, մարմնի երկարությունը փոքրանում է: Մարմնի երկարության փոփոխությունը նույնպես համեմատական է մարմնի սկզբնական երկարությանը (L ° ): Եթե ջերմաստիճանի փոփոխության մեծությունը նույնն է, օրինակ՝ 10 մետր երկարությամբ մարմինը կմեծանա 2 անգամ՝ համեմատած ընդամենը 5 մետր երկարությամբ մարմնի հետ: Այսպիսով, որքան երկար է մարմինը, այնքան մեծ է նրա ընդարձակումը:
Մարմնի երկարության փոփոխությունը (դելտա L) համեմատական է ջերմաստիճանի փոփոխությանը (դելտա T):
Մարմնի երկարության փոփոխությունը (դելտա L) համեմատական է մարմնի սկզբնական երկարությանը (Lo):
Յուրաքանչյուր առարկայի երկարության փոփոխությունը տարբեր է։ Նույնիսկ եթե այն մեծ է ջերմաստիճանի փոփոխություններ Նմանապես, երկաթի կողմից զգացվող ընդարձակումը նույնը չէ, ինչ ապակու կողմից զգացվողը։ Նույնը վերաբերում է նաև այլ առարկաներին։ Հետևաբար, գծային ընդարձակումը կախված է յուրաքանչյուր առարկայի գծային ընդարձակման գործակցից։ Յուրաքանչյուր առարկայի գծային ընդարձակման գործակիցը ստացվում է փորձերի միջոցով։ Որքան մեծ է գծային ընդարձակման գործակիցը, այնքան մեծ է երկարության աճը։ Որքան փոքր է գծային ընդարձակման գործակիցը, այնքան փոքր է երկարության աճը։ Կարելի է ասել, որ առարկայի երկարության փոփոխությունը համեմատական է գծային ընդարձակման գործակցին։
Վերոնշյալ երեք համեմատությունները ներկայացված են հավասարման մեջ.
Մարմնի ընդհանուր երկարությունը ընդարձակման կամ կծկման ենթարկվելուց հետո կարելի է ստանալ՝ գումարելով մարմնի սկզբնական երկարությունը (L)o) և օբյեկտի երկարության փոփոխությունները (դելտա L):
Երբ ջերմաստիճանը փոխվում է (TT)o) բացասական է, ապա երկարության փոփոխությունը (LL)o) նույնպես բացասական է։ Այս դեպքում մարմնի երկարությունը փոքրանում է։ Հակառակը, եթե ջերմաստիճանը փոխվում է (TTo) դրական է, ապա երկարության փոփոխությունը (LLo)-ը նույնպես դրական է։ Այս դեպքում օբյեկտի երկարությունը մեծանում է։
Ստորև բերված է պինդ մարմինների գծային ընդարձակման գործակիցը 20 ° C ջերմաստիճանում: Հեղուկներն ու գազերը փոխում են ձևը, ինչը թույլ չի տալիս նրանց գծային ընդարձակվել: Պինդ մարմինների գծային ընդարձակման գործակիցը նույնպես կախված է ջերմաստիճանից: Տարբեր ջերմաստիճաններում պինդ մարմինների գծային ընդարձակման գործակիցը նույնպես տատանվում է: Եթե ջերմաստիճանի տարբերությունը չափազանց մեծ չէ, գծային ընդարձակման գործակցի տարբերությունը նույնպես չափազանց մեծ չի լինի, ուստի այն կարելի է անտեսել:
Ծավալի ընդլայնում
Երկարության ընդլայնում տեղի է ունենում միայն պինդ մարմինների մոտ, ծավալի ընդլայնում տեղի է ունենում բոլոր մարմինների մոտ՝ լինեն դրանք պինդ, հեղուկ, թե գազային։ Ծավալի ընդլայնման հավասարումը նման է երկարության ընդլայնման հավասարմանը։
Վերը նշված ծավալային ընդարձակման հավասարումը վավեր է միայն այն դեպքում, երբ մարմնի (լինի դա պինդ, հեղուկ, թե գազային) ծավալի փոփոխությունը փոքր է մարմնի սկզբնական ծավալից: Եթե մարմնի ծավալի փոփոխությունը մեծ է մարմնի սկզբնական ծավալից, ապա ծավալային ընդարձակման հավասարումը ճշգրիտ արդյունքներ չի տալիս: Սովորաբար պինդ մարմինների կողմից զգացվող ծավալի փոփոխությունը չափազանց մեծ չէ: Ի տարբերություն դրա, հեղուկների և գազերի ծավալային գործակցի արժեքը բավականին մեծ է: Գազերի ծավալային գործակիցը նույնպես հեշտությամբ փոխվում է ջերմաստիճանի փոփոխության հետ: Հետևաբար, վերը նշված բանաձևը օգտագործվում է միայն պինդ մարմինների ընդարձակման համար: Գազի ծավալի փոփոխությունը որոշելու բանաձևը կուսումնասիրվի 11-րդ դասարանի գազերի կինետիկ տեսության թեմայում:
