पेमुआइआन

यदि तपाईंले बिजुलीका तारहरूलाई नजिकबाट हेर्नुभयो भने, तपाईंले याद गर्नुहुनेछ कि तिनीहरू ढिलो भएको कारणले तलतिर घुमेका छन्। किन बिजुलीका तारहरूलाई जानाजानी खुकुलो पारिन्छ, केवल तनाव दिनुको सट्टा? पूर्वी नुसा टेङ्गाराको फ्लोरेस र लेम्बाटामा धेरैजसो छानाहरू जिंक (Zn) बाट बनेका छन्। दिनको समयमा वा रातमा, जिंकका छानाहरूले आवाज निकाल्छन्। जिंकले किन आवाज निकाल्छ? यदि तपाईं जाभा टापुमा बस्नुहुन्छ भने, तपाईंले रेलवे ट्र्याकहरू देख्नुभएको हुन सक्छ। रेल जोइन्टहरूमा खाडलहरू छन्। रेल जोइन्टहरूमा यी खाडलहरूको काम के हो? विस्तारको विषयसँग सम्बन्धित धेरै कुराहरू छन् जुन तपाईं सोच्न र सोध्न सक्नुहुन्छ ।

लम्बाइ विस्तार

धेरैजसो ठोस पदार्थहरूको तापक्रम परिवर्तन हुँदा रेखीय विस्तार हुन्छ। यसले लम्बाइमा वृद्धि वा कमीलाई जनाउँछ। सामान्यतया, कुनै वस्तुको लम्बाइ तापक्रम बढ्दै जाँदा बढ्छ, जबकि तापक्रम घट्दै जाँदा यसको लम्बाइ घट्छ। तपाईंलाई लाग्न सक्छ कि रेखीय विस्तार केवल पातलो तार जस्ता वस्तुहरूमा हुन्छ। उदाहरणका लागि, सूर्यको प्रकाशमा सडकको छेउमा पार्क गरिएको कारलाई विचार गर्नुहोस्। जब कार धेरै तातो हुन्छ, धातुको प्लेट बाक्लो हुन सक्छ वा यसको छेउको लम्बाइ बढ्न सक्छ। जस्ताको छानाले पनि रेखीय विस्तार अनुभव गर्न सक्छ। यस अवस्थामा, जब जस्ता धेरै तातो हुन्छ, जस्ताको किनारहरू विस्तार हुन्छन् र जस्ता पनि बाक्लो हुन सक्छ। रेलमार्ग ट्र्याकहरू र फलाम वा स्टील पुलहरूमा पनि यस्तै हुन्छ।

धेरैजसो ठोस पदार्थहरू तापक्रम परिवर्तन हुँदा विस्तार वा संकुचित हुन्छन्, त्यसैले हामीले बुझ्नु आवश्यक छ कि तापक्रम परिवर्तनले ठोस पदार्थहरूको विस्तारलाई कसरी असर गर्छ। उपकरण, भवन, सवारी साधन, आदि डिजाइन गर्दा यो धेरै उपयोगी छ। उदाहरणका लागि, रेलवे ट्र्याकहरूमा भएका खाडलहरू। रेलवे ट्र्याकहरू स्टीलबाट बनेका हुन्छन्। इन्जिनियरहरूले प्रत्येक रेल बीचको खाडलको चौडाइ गणना गरेका छन्। तातो दिनमा, रेलहरू धेरै सेन्टिमिटरले विस्तार हुनेछन्। जब रेल तिनीहरूमाथिबाट गुज्रन्छ, रेलहरूको तापक्रम पनि बढ्छ, जसले गर्दा रेलहरू कति सेन्टिमिटरले विस्तार हुन्छन्। चिसो रातमा, रेलहरू कति सेन्टिमिटरले संकुचित हुन्छन्। विश्लेषणको आधारमा, इन्जिनियरहरूले रेलको खाडलहरू बीचको दूरी अनुमान गर्छन् ताकि रेलको तापक्रम बढ्दा, रेलहरू एकअर्कालाई छुँदैनन् र बाङ्गिन्छन्।

तापमान परिवर्तन र रेखीय विस्तारको मात्रा बीचको सम्बन्ध बताउने सूत्र निकाल्न मद्दत गर्न, दायाँतिरको चित्रमा देखाइए अनुसार, विस्तार भइरहेको ठोस वस्तुलाई विचार गर्नुहोस्। क्याप्सन: T_o = सुरुवाती तापक्रम, T = अन्तिम तापक्रम, L_o = सुरुवाती लम्बाइ, L = विस्तार पछिको लम्बाइ, डेल्टा L = लम्बाइमा परिवर्तन, डेल्टा T = तापक्रममा परिवर्तन।

जब वस्तुको तापक्रम = T _o (वस्तु अझै चिसो छ), वस्तुको लम्बाइ = L _o हुन्छ। जब वस्तुको तापक्रम = T (वस्तुको तापक्रम बढ्छ), वस्तुको लम्बाइ = L हुन्छ। अवलोकन र प्रयोगहरूको नतिजाको आधारमा, वस्तुको लम्बाइमा परिवर्तन तापक्रममा परिवर्तनको समानुपातिक हुन्छ। यदि तापक्रम बढ्छ भने, वस्तुको लम्बाइ बढ्छ। यसको विपरीत, जब तापक्रम घट्छ, वस्तुको लम्बाइ घट्छ। वस्तुको लम्बाइमा परिवर्तन पनि वस्तुको प्रारम्भिक लम्बाइ (L _o ) सँग समानुपातिक हुन्छ। यदि तापक्रम परिवर्तनको परिमाण समान छ भने, उदाहरणका लागि, १० मिटर लामो वस्तुको लम्बाइ केवल ५ मिटर लामो वस्तुको तुलनामा २ गुणाले बढ्नेछ। त्यसैले वस्तु जति लामो हुन्छ, वस्तुको विस्तार त्यति नै बढी हुन्छ।

वस्तुको लम्बाइ (डेल्टा L) मा हुने परिवर्तन तापक्रम (डेल्टा T) मा हुने परिवर्तनसँग समानुपातिक हुन्छ:

वस्तुको लम्बाइ (डेल्टा L) मा हुने परिवर्तन वस्तुको सुरुवाती लम्बाइ (L) सँग समानुपातिक हुन्छ।_o):

प्रत्येक वस्तुको लम्बाइमा परिवर्तन फरक हुन्छ। यद्यपि यो ठूलो छ तापक्रम परिवर्तन त्यस्तै गरी, फलामले अनुभव गर्ने विस्तार गिलासले अनुभव गर्ने जस्तो हुँदैन। अन्य वस्तुहरूको लागि पनि यही कुरा सत्य हो। त्यसैले, रेखीय विस्तार प्रत्येक वस्तुको रेखीय विस्तारको गुणांकमा निर्भर गर्दछ। प्रत्येक वस्तुको लागि रेखीय विस्तारको गुणांक प्रयोग मार्फत प्राप्त गरिन्छ। रेखीय विस्तारको गुणांक जति ठूलो हुन्छ, लम्बाइमा वृद्धि त्यति नै बढी हुन्छ। रेखीय विस्तारको गुणांक जति सानो हुन्छ, लम्बाइमा वृद्धि त्यति नै कम हुन्छ। यो भन्न सकिन्छ कि वस्तुको लम्बाइमा परिवर्तन रेखीय विस्तारको गुणांकसँग समानुपातिक हुन्छ।

माथिका तीन तुलनाहरू समीकरणमा व्यक्त गरिएका छन्:

कुनै वस्तुको विस्तार वा संकुचन पछिको कुल लम्बाइ वस्तुको सुरुवाती लम्बाइ (L) जोडेर प्राप्त गर्न सकिन्छ।_o) र वस्तुको लम्बाइमा परिवर्तन (डेल्टा L)।

तापक्रम परिवर्तन हुँदा (TT)_o) ऋणात्मक छ, त्यसपछि लम्बाइमा परिवर्तन (LL)_o) पनि ऋणात्मक छ। यस अवस्थामा, वस्तुको लम्बाइ घट्छ। यसको विपरीत, यदि तापक्रम परिवर्तन हुन्छ (TT_o) धनात्मक छ, त्यसपछि लम्बाइमा परिवर्तन (LL)_o) पनि सकारात्मक छ। यस अवस्थामा वस्तुको लम्बाइ बढ्छ।

^{२० डिग्री} सेल्सियसको तापक्रममा ठोस पदार्थहरूको रेखीय विस्तारको गुणांक तल दिइएको छ। तरल पदार्थ र ग्याँसहरूले आकार परिवर्तन गर्छन्, जसले गर्दा तिनीहरूलाई रेखीय विस्तार अनुभव गर्नबाट रोकिन्छ। ठोस पदार्थहरूको रेखीय विस्तारको गुणांक तापक्रममा पनि निर्भर गर्दछ। विभिन्न तापक्रममा, ठोस पदार्थहरूको रेखीय विस्तारको गुणांक पनि फरक हुन्छ। यदि तापमान भिन्नता धेरै ठूलो छैन भने, रेखीय विस्तारको गुणांकमा भिन्नता पनि धेरै ठूलो हुनेछैन, त्यसैले यसलाई बेवास्ता गर्न सकिन्छ।

भोल्युम विस्तार

लम्बाइ विस्तार ठोस वस्तुहरूले मात्र अनुभव गर्छन्, आयतन विस्तार सबै वस्तुहरूले अनुभव गर्छन्, चाहे त्यो ठोस, तरल वा ग्याँस होस्। आयतन विस्तारको समीकरण लम्बाइ विस्तारको समीकरण जस्तै छ।

माथिको आयतन विस्तार समीकरण तब मात्र मान्य हुन्छ जब कुनै वस्तुको आयतनमा परिवर्तन (ठोस, तरल, वा ग्यास) वस्तुको प्रारम्भिक आयतन भन्दा सानो हुन्छ। यदि वस्तुको आयतनमा परिवर्तन वस्तुको प्रारम्भिक आयतन भन्दा ठूलो छ भने, आयतन विस्तार समीकरणले सही परिणाम प्रदान गर्दैन। सामान्यतया ठोस वस्तुहरूले अनुभव गर्ने आयतन परिवर्तन धेरै ठूलो हुँदैन। यसको विपरीत, तरल पदार्थ र ग्यासहरूको आयतन गुणांक मान धेरै ठूलो हुन्छ। ग्यासहरूको लागि आयतन गुणांक पनि तापक्रममा परिवर्तनसँगै सजिलै परिवर्तन हुन्छ। त्यसकारण, माथिको सूत्र ठोस वस्तुहरूको विस्तारको लागि मात्र प्रयोग गरिन्छ। ग्यासको आयतनमा परिवर्तन निर्धारण गर्ने सूत्र ग्रेड ११ मा ग्यासहरूको गतिज सिद्धान्तको विषयमा अध्ययन गरिनेछ।

सन्दर्भ