നിങ്ങൾ ഇലക്ട്രിക്കൽ കേബിളുകൾ സൂക്ഷ്മമായി നിരീക്ഷിച്ചാൽ, സ്ലാക്ക് കാരണം അവ താഴേക്ക് വളഞ്ഞതായി നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രിക്കൽ കേബിളുകൾ വെറുതെ പിരിമുറുക്കപ്പെടുന്നതിനുപകരം മനഃപൂർവ്വം അയഞ്ഞിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണ്? കിഴക്കൻ നുസ ടെങ്കാരയിലെ ഫ്ലോറസിലെയും ലെംബറ്റയിലെയും മിക്ക മേൽക്കൂരകളും സിങ്ക് (Zn) കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. പകൽ സമയത്തോ രാത്രിയിലോ സിങ്ക് മേൽക്കൂരകൾ ശബ്ദമുണ്ടാക്കുന്നു. സിങ്ക് എന്തുകൊണ്ടാണ് ശബ്ദമുണ്ടാക്കുന്നത്? നിങ്ങൾ ജാവ ദ്വീപിലാണ് താമസിക്കുന്നതെങ്കിൽ, നിങ്ങൾ റെയിൽ ട്രാക്കുകൾ നിരീക്ഷിച്ചിരിക്കാം. റെയിൽ ജോയിന്റുകളിൽ വിടവുകളുണ്ട്. റെയിൽ ജോയിന്റുകളിലെ ഈ വിടവുകളുടെ പ്രവർത്തനം എന്താണ്? വികാസം എന്ന വിഷയവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നിങ്ങൾക്ക് ചിന്തിക്കാനും ചോദിക്കാനും കഴിയുന്ന നിരവധി കാര്യങ്ങളുണ്ട്.
നീളം വർദ്ധിപ്പിക്കൽ
മിക്ക ഖരവസ്തുക്കളും അവയുടെ താപനില മാറുമ്പോൾ രേഖീയ വികാസത്തിന് വിധേയമാകുന്നു. ഇത് നീളത്തിലെ വർദ്ധനവിനെയോ കുറവിനെയോ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സാധാരണയായി, ഒരു വസ്തുവിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് അതിന്റെ നീളം വർദ്ധിക്കുന്നു, അതേസമയം താപനില കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് അതിന്റെ നീളം കുറയുന്നു. നേർത്ത വയറുകൾ പോലുള്ള വസ്തുക്കളിൽ മാത്രമേ രേഖീയ വികാസം സംഭവിക്കൂ എന്ന് നിങ്ങൾ ചിന്തിച്ചേക്കാം. ഉദാഹരണത്തിന്, സൂര്യപ്രകാശം ഏൽക്കുന്ന റോഡിന്റെ വശത്ത് പാർക്ക് ചെയ്തിരിക്കുന്ന ഒരു കാർ പരിഗണിക്കുക. കാർ അമിതമായി ചൂടാകുമ്പോൾ, ലോഹ പ്ലേറ്റ് കട്ടിയുള്ളതായിത്തീരാം അല്ലെങ്കിൽ അതിന്റെ വശങ്ങളുടെ നീളം വർദ്ധിക്കാം. ഒരു സിങ്ക് മേൽക്കൂരയ്ക്കും രേഖീയ വികാസം അനുഭവപ്പെടാം. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സിങ്ക് അമിതമായി ചൂടാകുമ്പോൾ, സിങ്കിന്റെ അരികുകൾ വികസിക്കുകയും സിങ്ക് കട്ടിയുള്ളതായിത്തീരുകയും ചെയ്യും. റെയിൽ‌വേ ട്രാക്കുകൾക്കും ഇരുമ്പ് അല്ലെങ്കിൽ സ്റ്റീൽ പാലങ്ങൾക്കും ഇതുതന്നെ സംഭവിക്കുന്നു.
മിക്ക ഖരവസ്തുക്കളും താപനില മാറുമ്പോൾ വികസിക്കുകയോ ചുരുങ്ങുകയോ ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ താപനില മാറ്റങ്ങൾ ഖരവസ്തുക്കളുടെ വികാസത്തെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നുവെന്ന് നമ്മൾ മനസ്സിലാക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഉപകരണങ്ങൾ, കെട്ടിടങ്ങൾ, വാഹനങ്ങൾ മുതലായവ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുമ്പോൾ ഇത് വളരെ സഹായകരമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, റെയിൽ‌വേ ട്രാക്കുകളിലെ വിടവുകൾ. റെയിൽ‌വേ ട്രാക്കുകൾ ഉരുക്ക് കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഓരോ റെയിലിനും ഇടയിലുള്ള വിടവുകളുടെ വീതി എഞ്ചിനീയർമാർ കണക്കാക്കിയിട്ടുണ്ട്. ചൂടുള്ള ഒരു ദിവസം, റെയിലുകൾ നിരവധി സെന്റീമീറ്റർ വികസിക്കും. ഒരു ട്രെയിൻ അവയിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, റെയിലുകളുടെ താപനിലയും വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് റെയിലുകൾ എത്ര സെന്റീമീറ്റർ വികസിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു. ഒരു തണുത്ത രാത്രിയിൽ, റെയിലുകൾ എത്ര സെന്റീമീറ്റർ ചുരുങ്ങുന്നു. വിശകലനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, എഞ്ചിനീയർമാർ റെയിൽ വിടവുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരം കണക്കാക്കുന്നു, അങ്ങനെ റെയിൽ താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, റെയിലുകൾ പരസ്പരം സ്പർശിക്കാതിരിക്കുകയും വളയാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
താപനില വ്യതിയാനവും രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ അളവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം പ്രസ്താവിക്കുന്ന സൂത്രവാക്യം കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കുന്നതിന്, വലതുവശത്തുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വികാസത്തിന് വിധേയമാകുന്ന ഒരു ഖരവസ്തുവിനെ പരിഗണിക്കുക. അടിക്കുറിപ്പ്: To = പ്രാരംഭ താപനില, T = അന്തിമ താപനില, Lo = പ്രാരംഭ നീളം, L = വികാസത്തിനു ശേഷമുള്ള നീളം, ഡെൽറ്റ L = നീളത്തിലെ മാറ്റം, ഡെൽറ്റ T = താപനിലയിലെ മാറ്റം.
വസ്തുവിന്റെ താപനില = T o (വസ്തു ഇപ്പോഴും തണുപ്പായിരിക്കുമ്പോൾ), വസ്തുവിന്റെ നീളം = L o . വസ്തുവിന്റെ താപനില = T (വസ്തുവിന്റെ താപനില വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ), വസ്തുവിന്റെ നീളം = L. നിരീക്ഷണങ്ങളുടെയും പരീക്ഷണങ്ങളുടെയും ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലുള്ള മാറ്റം താപനിലയിലെ മാറ്റത്തിന് ആനുപാതികമാണ്. താപനില വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, വസ്തുവിന്റെ നീളം വർദ്ധിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, താപനില കുറയുമ്പോൾ, വസ്തുവിന്റെ നീളം കുറയുന്നു. വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലുള്ള മാറ്റവും വസ്തുവിന്റെ പ്രാരംഭ നീളത്തിന് (L o ) ആനുപാതികമാണ്. താപനില മാറ്റത്തിന്റെ വ്യാപ്തി ഒന്നുതന്നെയാണെങ്കിൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, 10 മീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു വസ്തുവിന് 5 മീറ്റർ മാത്രം നീളമുള്ള ഒരു വസ്തുവിനെ അപേക്ഷിച്ച് 2 മടങ്ങ് നീളം വർദ്ധിക്കും. അതിനാൽ വസ്തുവിന്റെ നീളം കൂടുന്തോറും വസ്തുവിന്റെ വികാസം വർദ്ധിക്കും.
ഒരു വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലുള്ള മാറ്റം (ഡെൽറ്റ L) താപനിലയിലെ മാറ്റത്തിന് (ഡെൽറ്റ T) ആനുപാതികമാണ്:
വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം (ഡെൽറ്റ L) വസ്തുവിന്റെ പ്രാരംഭ നീളത്തിന് (L) ആനുപാതികമാണ്.o):
ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും നീളത്തിലുള്ള മാറ്റം വ്യത്യസ്തമാണ്. അത് വലുതാണെങ്കിലും താപനില മാറ്റങ്ങൾ അതുപോലെ, ഇരുമ്പിന് അനുഭവപ്പെടുന്ന വികാസം ഗ്ലാസിന് അനുഭവപ്പെടുന്നതുപോലെയല്ല. മറ്റ് വസ്തുക്കൾക്കും ഇത് ബാധകമാണ്. അതിനാൽ, രേഖീയ വികാസം ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഓരോ വസ്തുവിനും രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം പരീക്ഷണത്തിലൂടെ ലഭിക്കും. രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം വലുതാകുമ്പോൾ, നീളത്തിലെ വർദ്ധനവ് വർദ്ധിക്കും. രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം ചെറുതാകുമ്പോൾ, നീളത്തിലെ വർദ്ധനവ് കുറയും. ഒരു വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകത്തിന് ആനുപാതികമാണെന്ന് പറയാം.
മുകളിലുള്ള മൂന്ന് താരതമ്യങ്ങളും ഒരു സമവാക്യത്തിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:
ഒരു വസ്തുവിന്റെ വികാസമോ സങ്കോചമോ അനുഭവപ്പെട്ടതിനുശേഷം അതിന്റെ ആകെ നീളം, വസ്തുവിന്റെ പ്രാരംഭ നീളം (L) കൂട്ടിയാൽ ലഭിക്കും.o) കൂടാതെ വസ്തുവിന്റെ നീളത്തിലെ മാറ്റങ്ങളും (ഡെൽറ്റ എൽ).
താപനില മാറുമ്പോൾ (TT)o) നെഗറ്റീവ് ആണെങ്കിൽ, നീളത്തിലുള്ള മാറ്റം (LL)o) നെഗറ്റീവും ആണ്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, വസ്തുവിന്റെ നീളം കുറയുന്നു. നേരെമറിച്ച്, താപനില മാറുകയാണെങ്കിൽ (TTo) പോസിറ്റീവ് ആണെങ്കിൽ, നീളത്തിലുള്ള മാറ്റം (LL)o) ഉം പോസിറ്റീവ് ആണ്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ വസ്തുവിന്റെ നീളം വർദ്ധിക്കുന്നു.
20 ° C താപനിലയിൽ ഖരവസ്തുക്കളുടെ രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകം താഴെ കൊടുക്കുന്നു. ദ്രാവകങ്ങളും വാതകങ്ങളും ആകൃതി മാറുന്നു, ഇത് രേഖീയ വികാസം അനുഭവിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു. ഖരവസ്തുക്കളുടെ രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകവും താപനിലയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ, ഖരവസ്തുക്കളുടെ രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകവും വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. താപനില വ്യത്യാസം വളരെ വലുതല്ലെങ്കിൽ, രേഖീയ വികാസത്തിന്റെ ഗുണകത്തിലെ വ്യത്യാസവും വളരെ വലുതായിരിക്കില്ല, അതിനാൽ ഇത് അവഗണിക്കാം.
വോളിയം വിപുലീകരണം
ഖര വസ്തുക്കൾക്ക് മാത്രമേ നീള വികാസം അനുഭവപ്പെടുന്നുള്ളൂ, ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം എന്നിങ്ങനെ എല്ലാ വസ്തുക്കൾക്കും വ്യാപ്ത വികാസം അനുഭവപ്പെടുന്നു. വ്യാപ്ത വികാസത്തിനുള്ള സമവാക്യം നീള വികാസത്തിനുള്ള സമവാക്യത്തിന് സമാനമാണ്.
ഒരു വസ്തുവിന്റെ (ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം) വ്യാപ്തത്തിലെ മാറ്റം വസ്തുവിന്റെ പ്രാരംഭ വ്യാപ്തത്തേക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ മാത്രമേ മുകളിലുള്ള വ്യാപ്ത വികാസ സമവാക്യം സാധുതയുള്ളൂ. ഒരു വസ്തുവിന്റെ വ്യാപ്തത്തിലെ മാറ്റം വസ്തുവിന്റെ പ്രാരംഭ വ്യാപ്തത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, വ്യാപ്ത വികാസ സമവാക്യം കൃത്യമായ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നില്ല. സാധാരണയായി ഖര വസ്തുക്കൾ അനുഭവിക്കുന്ന വ്യാപ്ത മാറ്റം വളരെ വലുതല്ല. ഇതിനു വിപരീതമായി, ദ്രാവകങ്ങളുടെയും വാതകങ്ങളുടെയും വ്യാപ്ത ഗുണക മൂല്യം വളരെ വലുതാണ്. താപനിലയിലെ മാറ്റങ്ങളനുസരിച്ച് വാതകങ്ങൾക്കുള്ള വ്യാപ്ത ഗുണകവും എളുപ്പത്തിൽ മാറുന്നു. അതിനാൽ, മുകളിലുള്ള സൂത്രവാക്യം ഖര വസ്തുക്കളുടെ വികാസത്തിന് മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ. വാതക വ്യാപ്തത്തിലെ മാറ്റം നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള സൂത്രവാക്യം ഗ്രേഡ് 11 ലെ വാതകങ്ങളുടെ ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിഷയത്തിൽ പഠിക്കും.
