ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਤਾਰ

ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਠੋਸ ਵਸਤੂਆਂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਬਦਲਣ 'ਤੇ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਤਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਤਾਰ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਧਣ ਜਾਂ ਘਟਣ ਨਾਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ 'ਤੇ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਤਾਪਮਾਨ ਘਟਣ 'ਤੇ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਤੁਸੀਂ ਸੋਚ ਸਕਦੇ ਹੋ ਕਿ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਤਾਰ ਸਿਰਫ਼ ਪਤਲੀਆਂ ਤਾਰਾਂ ਵਰਗੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ 'ਤੇ ਹੀ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਇੱਕ ਕਾਰ ਨੂੰ ਦੇਖੋ ਜੋ ਸੜਕ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਖੜੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇਹ ਸੂਰਜ ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਆਉਂਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਕਾਰ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਲੋਹੇ ਦੀ ਪਲੇਟ ਮੋਟੀ ਹੋ ​​ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਾਂ ਪਾਸੇ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਧ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਜ਼ਿੰਕ ਨਾਲ ਬਣੇ ਘਰਾਂ ਦੀਆਂ ਛੱਤਾਂ ਵੀ ਫੈਲਾਅ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਜਦੋਂ ਜ਼ਿੰਕ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਜ਼ਿੰਕ ਦੇ ਕਿਨਾਰੇ ਚੌੜਾਈ ਵਿੱਚ ਵਧ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਜ਼ਿੰਕ ਹੋਰ ਵੀ ਮੋਟਾ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਪੁਲ 'ਤੇ ਰੇਲਵੇ ਟਰੈਕਾਂ ਅਤੇ ਲੋਹੇ ਜਾਂ ਸਟੀਲ ਨਾਲ ਵੀ ਇਹੀ ਹੋਇਆ।

ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਠੋਸ ਵਸਤੂਆਂ ਉਦੋਂ ਫੈਲਦੀਆਂ ਜਾਂ ਸੁੰਗੜਦੀਆਂ ਹਨ ਜਦੋਂ ਵਸਤੂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਬਦਲਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਸਾਨੂੰ ਇਹ ਜਾਣਨ ਦੀ ਜ਼ਰੂਰਤ ਹੈ ਕਿ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਠੋਸ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਫੈਲਾਅ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਰੇਲ ਪਟੜੀਆਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਪਾੜਾ। ਰੇਲ ਪਟੜੀਆਂ ਸਟੀਲ ਦੀਆਂ ਬਣੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇੰਜੀਨੀਅਰਾਂ ਨੇ ਹਰੇਕ ਰੇਲ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਪਾੜੇ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਸੀ। ਗਰਮ ਦਿਨ 'ਤੇ, ਰੇਲ ਕੁਝ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਫੈਲੇਗੀ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਰੇਲਗੱਡੀ ਕੋਲੋਂ ਲੰਘਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਰੇਲ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵੀ ਵਧ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਰੇਲ ਕਿੰਨੇ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਤੱਕ ਫੈਲ ਜਾਵੇ। ਠੰਡੀਆਂ ਰਾਤਾਂ ਵਿੱਚ, ਰੇਲਾਂ ਕਿੰਨੇ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ ਤੱਕ ਸੁੰਗੜ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।

ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਦੇ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਇੰਜੀਨੀਅਰ ਰੇਲ ਗੈਪਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਦੂਰੀ ਦਾ ਅੰਦਾਜ਼ਾ ਲਗਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਜੋ ਜਦੋਂ ਰੇਲ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਰੇਲਾਂ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨੂੰ ਨਾ ਛੂਹਣ ਅਤੇ ਮੁੜਨ।

ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਅਤੇ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਵਿਸਥਾਰ ਦੇ ਮਾਪ ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ ਦੱਸਣ ਵਾਲਾ ਫਾਰਮੂਲਾ ਕੱਢਣ ਵਿੱਚ ਸਾਡੀ ਮਦਦ ਕਰਨ ਲਈ, ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤੀ ਤਸਵੀਰ ਵਿੱਚ ਦਰਸਾਏ ਅਨੁਸਾਰ, ਫੈਲਾਅ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰ ਰਹੀ ਇੱਕ ਠੋਸ ਵਸਤੂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਕਰੋ।

T_o = ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ, T = ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ, L_o = ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਲੰਬਾਈ, ΔL = ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, L = ਵਿਸਥਾਰ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਲੰਬਾਈ, ΔT = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ।

ਜਦੋਂ ਵਸਤੂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = T _o (ਵਸਤੂ ਅਜੇ ਵੀ ਠੰਡਾ ਹੈ), ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ = L _o । ਜਦੋਂ ਵਸਤੂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = T (ਵਸਤੂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ), ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ = L ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਨਿਰੀਖਣਾਂ ਅਤੇ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਦੇ ਨਤੀਜਿਆਂ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਘਟਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਮੂਲ ਵਸਤੂ (Lo) ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਵੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, 10 ਮੀਟਰ ਲੰਬੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਸਿਰਫ਼ 5 ਮੀਟਰ ਲੰਬੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਦੁੱਗਣੀ ਹੋ ਜਾਵੇਗੀ। ਇਸ ਲਈ, ਵਸਤੂ ਜਿੰਨੀ ਲੰਬੀ ਹੋਵੇਗੀ, ਵਸਤੂ ਦਾ ਵਿਸਥਾਰ ਓਨਾ ਹੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋਵੇਗਾ।

ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ (L) ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਤਾਪਮਾਨ (ΔT) ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹਨ: ΔL α ΔT

ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ (ΔL) ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਮੂਲ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ (L _o ) ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ΔL α L _o

ਹਰੇਕ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਲੋਹੇ ਦੁਆਰਾ ਅਨੁਭਵ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਵਿਸਥਾਰ ਕੱਚ ਵਰਗਾ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹੋਰ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਨਾਲ। ਇਸ ਲਈ, ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਹਰੇਕ ਵਸਤੂ ਦੇ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ ਜਿੰਨਾ ਵੱਡਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਓਨਾ ਹੀ ਵੱਡਾ ਹੋਵੇਗਾ। ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ ਜਿੰਨਾ ਛੋਟਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਓਨਾ ਹੀ ਛੋਟਾ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਹ ਕਿਹਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

∆ ਐਲ ∝ α

ਉੱਪਰ ਦਿੱਤੀਆਂ ਤਿੰਨ ਤੁਲਨਾਵਾਂ ਇੱਕ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਦਰਸਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ:

ਵਰਣਨ: ΔL = ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, α = ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ (ਇਕਾਈਆਂ α = K ^-1 ਜਾਂ (C ^o ) ^-1 , L _o = ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਲੰਬਾਈ, ΔT (T ₁ – T _o ) ΔT = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀਆਂ (ਅੰਤਮ ਤਾਪਮਾਨ – ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ)

ਕਿਸੇ ਵਸਤੂ ਦੇ ਫੈਲਾਅ ਜਾਂ ਸੁੰਗੜਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਉਸਦੀ ਕੁੱਲ ਲੰਬਾਈ ਦਾ ਪਤਾ ਵਸਤੂ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਲੰਬਾਈ (L _o ) ਅਤੇ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ (ΔL) ਜੋੜ ਕੇ ਲਗਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਵਰਣਨ: ΔL = ਫੈਲਣ ਜਾਂ ਸੁੰਗੜਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ, L_o = ਵਸਤੂ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਲੰਬਾਈ, ΔL = L – L_o = ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, α = ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ (α = K ਦੀਆਂ ਇਕਾਈਆਂ)^-1 ਜਾਂ (C^o)^-1, ΔT = T – T_o = ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ, ਟੀ_o = ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ, T = ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ।

ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ (TT _o ) ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ, ਤਾਂ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ (LL _o ) ਵੀ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ।

ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਵਸਤੂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ (TT _o ) ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ, ਤਾਂ ਲੰਬਾਈ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ (LL _o ) ਵੀ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਹੈ। ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਵਸਤੂਆਂ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਵਧਦੀ ਹੈ।

20 °C ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਠੋਸ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ ਦਾ ਮੁੱਲ ਹੇਠਾਂ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਤਰਲ ਅਤੇ ਗੈਸ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੀ ਸ਼ਕਲ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਬਦਲ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਦੋਵੇਂ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਪਦਾਰਥ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੇ। ਇੱਕ ਠੋਸ ਵਸਤੂ ਦੇ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਵੀ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ, ਠੋਸ ਵਸਤੂਆਂ ਦੇ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦਾ ਗੁਣਾਂਕ ਵੀ ਬਦਲਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਅੰਤਰ ਬਹੁਤ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਤਾਂ ਰੇਖਿਕ ਵਿਸਥਾਰ ਦੇ ਗੁਣਾਂਕ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਇੰਨਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਨਹੀਂ ਹੈ ਕਿ ਇਸਨੂੰ ਨਜ਼ਰਅੰਦਾਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ।