மின்சாரக் கம்பிகளை நீங்கள் உன்னிப்பாகக் கவனித்தால், தளர்வின் காரணமாக அவை கீழ்நோக்கி வளைந்திருப்பதைக் காண்பீர்கள். மின்சாரக் கம்பிகள் வெறுமனே இறுக்கப்படுவதற்குப் பதிலாக, ஏன் வேண்டுமென்றே தளர்த்தப்படுகின்றன? கிழக்கு நுசா தெங்கராவில் உள்ள புளோரஸ் மற்றும் லெம்பாட்டா ஆகிய இடங்களில் பெரும்பாலான கூரைகள் துத்தநாகத்தால் (Zn) ஆனவை. பகலிலோ அல்லது இரவிலோ, துத்தநாகக் கூரைகள் சத்தம் எழுப்புகின்றன. துத்தநாகம் ஏன் சத்தம் எழுப்புகிறது? நீங்கள் ஜாவா தீவில் வசித்தால், இரயில் தண்டவாளங்களைக் கவனித்திருக்கலாம். தண்டவாள இணைப்புகளில் இடைவெளிகள் உள்ளன. தண்டவாள இணைப்புகளில் உள்ள இந்த இடைவெளிகளின் செயல்பாடு என்ன? விரிவடைதல் என்ற தலைப்பு தொடர்பாக நீங்கள் சிந்திக்கவும் கேட்கவும் பல விஷயங்கள் உள்ளன.
நீள விரிவாக்கம்
பெரும்பாலான திடப்பொருட்கள் அவற்றின் வெப்பநிலை மாறும்போது நேரியல் விரிவாக்கத்திற்கு உள்ளாகின்றன. இது நீளத்தில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு அல்லது குறைவைக் குறிக்கிறது. பொதுவாக, ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அதன் நீளம் அதிகரிக்கிறது, அதே சமயம் வெப்பநிலை குறையும்போது அதன் நீளம் குறைகிறது. நேரியல் விரிவாக்கம் மெல்லிய கம்பிகள் போன்ற பொருட்களில் மட்டுமே நிகழ்கிறது என்று நீங்கள் நினைக்கலாம். உதாரணமாக, சூரிய ஒளி படும் வகையில் சாலையோரத்தில் நிறுத்தப்பட்ட ஒரு காரைக் கருத்தில் கொள்வோம். கார் அதிக வெப்பமடையும்போது, உலோகத் தகடு தடிமனாகலாம் அல்லது அதன் பக்கங்களின் நீளம் அதிகரிக்கலாம். ஒரு துத்தநாகக் கூரையும் நேரியல் விரிவாக்கத்திற்கு உள்ளாகலாம். இந்த நிலையில், துத்தநாகம் அதிக வெப்பமடையும்போது, துத்தநாகத்தின் விளிம்புகள் விரிவடைகின்றன, மேலும் துத்தநாகம் தடிமனாகவும் ஆகலாம். இதே விஷயம் இரயில் தண்டவாளங்கள் மற்றும் இரும்பு அல்லது எஃகு பாலங்களுக்கும் நிகழ்கிறது.
பெரும்பாலான திடப்பொருட்கள் அவற்றின் வெப்பநிலை மாறும்போது விரிவடைகின்றன அல்லது சுருங்குகின்றன, எனவே வெப்பநிலை மாற்றங்கள் திடப்பொருட்களின் விரிவடைதலை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதை நாம் புரிந்துகொள்ள வேண்டும். உபகரணங்கள், கட்டிடங்கள், வாகனங்கள் போன்றவற்றை வடிவமைக்கும்போது இது மிகவும் உதவியாக இருக்கும். உதாரணமாக, இரயில் தண்டவாளங்களில் உள்ள இடைவெளிகள். இரயில் தண்டவாளங்கள் எஃகினால் ஆனவை. பொறியாளர்கள் ஒவ்வொரு தண்டவாளத்திற்கும் இடையிலான இடைவெளிகளின் அகலத்தைக் கணக்கிட்டுள்ளனர். ஒரு வெப்பமான நாளில், தண்டவாளங்கள் பல சென்டிமீட்டர்கள் விரிவடையும். ஒரு இரயில் அவற்றின் மீது கடந்து செல்லும்போது, தண்டவாளங்களின் வெப்பநிலையும் அதிகரிக்கிறது, இதனால் தண்டவாளங்கள் எத்தனை சென்டிமீட்டர்கள் விரிவடைகின்றன. ஒரு குளிர்ச்சியான இரவில், தண்டவாளங்கள் எத்தனை சென்டிமீட்டர்கள் சுருங்குகின்றன. இந்தப் பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில், தண்டவாளங்களின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, அவை ஒன்றையொன்று தொட்டு வளைந்துவிடாமல் இருப்பதற்காக, தண்டவாள இடைவெளிகளுக்கு இடையிலான தூரத்தை பொறியாளர்கள் மதிப்பிடுகிறார்கள்.
வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கும் நேரியல் விரிவாக்கத்தின் அளவுக்கும் உள்ள தொடர்பைக் கூறும் சூத்திரத்தை வருவிப்பதற்கு, வலதுபுறம் உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, விரிவாக்கத்திற்கு உட்படும் ஒரு திடப்பொருளைக் கருத்தில் கொள்வோம். தலைப்பு: To = ஆரம்ப வெப்பநிலை, T = இறுதி வெப்பநிலை, Lo = ஆரம்ப நீளம், L = விரிவடைந்த பிறகான நீளம், டெல்டா L = நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், டெல்டா T = வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம்.
பொருளின் வெப்பநிலை T o ஆக இருக்கும்போது (பொருள் இன்னும் குளிராக இருக்கும்போது), பொருளின் நீளம் L o ஆகும் . பொருளின் வெப்பநிலை T ஆக இருக்கும்போது (பொருளின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது), பொருளின் நீளம் L ஆகும். உற்றுநோக்கல்கள் மற்றும் சோதனைகளின் முடிவுகளின் அடிப்படையில், பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது. வெப்பநிலை அதிகரித்தால், பொருளின் நீளம் அதிகரிக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்பநிலை குறையும்போது, பொருளின் நீளம் குறையும். பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், பொருளின் ஆரம்ப நீளத்திற்கும் (L o ) நேர் விகிதத்தில் உள்ளது. வெப்பநிலை மாற்றத்தின் அளவு சமமாக இருந்தால், உதாரணமாக, 10 மீட்டர் நீளமுள்ள ஒரு பொருள், வெறும் 5 மீட்டர் நீளமுள்ள ஒரு பொருளைக் காட்டிலும் 2 மடங்கு நீளத்தில் அதிகரிக்கும். எனவே, பொருள் எவ்வளவு நீளமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக அதன் விரிவாக்கம் இருக்கும்.
ஒரு பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் (டெல்டா L), வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு (டெல்டா T) நேர் விகிதத்தில் இருக்கும்:
பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் (டெல்டா L), பொருளின் ஆரம்ப நீளத்திற்கு (L) விகிதாசாரத்தில் உள்ளது.o):
ஒவ்வொரு பொருளின் நீள மாற்றமும் வெவ்வேறானது. அது பெரியதாக இருந்தாலும் வெப்பநிலை மாற்றங்கள் அதேபோல், இரும்பு அனுபவிக்கும் விரிவும் கண்ணாடி அனுபவிக்கும் விரிவும் ஒன்றல்ல. மற்ற பொருட்களுக்கும் இதுவே பொருந்தும். எனவே, நேரியல் விரிவானது ஒவ்வொரு பொருளின் நேரியல் விரிவுக் குணகத்தைச் சார்ந்துள்ளது. ஒவ்வொரு பொருளுக்குமான நேரியல் விரிவுக் குணகம் பரிசோதனை மூலம் பெறப்படுகிறது. நேரியல் விரிவுக் குணகம் அதிகமாக இருந்தால், நீளத்தில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு அதிகமாக இருக்கும். நேரியல் விரிவுக் குணகம் குறைவாக இருந்தால், நீளத்தில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு குறைவாக இருக்கும். ஒரு பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், அதன் நேரியல் விரிவுக் குணகத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கும் என்று கூறலாம்.
மேற்கண்ட மூன்று ஒப்பீடுகளும் ஒரு சமன்பாட்டில் வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ளன:
ஒரு பொருள் விரிவடைதல் அல்லது சுருங்குதலுக்கு உள்ளான பிறகு அதன் மொத்த நீளத்தை, அப்பொருளின் ஆரம்ப நீளத்தை (L) கூட்டுவதன் மூலம் பெறலாம்.o) மற்றும் பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் (டெல்டா L).
வெப்பநிலை மாறும் போது (TT)o) எதிர்மறையாக இருந்தால், நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் (LL)o) என்பதும் எதிர்மறையாகும். இந்த நிலையில், பொருளின் நீளம் குறைகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்பநிலை மாற்றம் (TT) எதிர்மறையாக இருந்தால்,o) நேர்மறையாக இருந்தால், நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் (LL)o) என்பதும் நேர்மறையானது. இந்த நிலையில் பொருளின் நீளம் அதிகரிக்கிறது.
பின்வருவது 20 ° C வெப்பநிலையில் திடப்பொருட்களின் நேரியல் விரிவுக் குணகம் ஆகும். திரவங்களும் வாயுக்களும் வடிவம் மாறுவதால், அவை நேரியல் விரிவடைதலை மேற்கொள்வதில்லை. திடப்பொருட்களின் நேரியல் விரிவுக் குணகமும் வெப்பநிலையைச் சார்ந்துள்ளது. வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில், திடப்பொருட்களின் நேரியல் விரிவுக் குணகமும் மாறுபடும். வெப்பநிலை வேறுபாடு மிக அதிகமாக இல்லையென்றால், நேரியல் விரிவுக் குணகத்தின் வேறுபாடும் மிக அதிகமாக இருக்காது, எனவே அதைப் புறக்கணிக்கலாம்.
கன அளவு விரிவாக்கம்
நீள விரிவாக்கம் திடப் பொருட்களுக்கு மட்டுமே ஏற்படுகிறது, கன அளவு விரிவாக்கம் திட, திரவ அல்லது வாயு என அனைத்துப் பொருட்களுக்கும் ஏற்படுகிறது. கன அளவு விரிவாக்கத்திற்கான சமன்பாடு, நீள விரிவாக்கத்திற்கான சமன்பாட்டைப் போன்றது.
மேலே உள்ள கன அளவு விரிவாக்கச் சமன்பாடு, ஒரு பொருளின் (திண்மம், திரவம் அல்லது வாயு எதுவாக இருந்தாலும்) கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றம், அப்பொருளின் ஆரம்பக் கன அளவை விடக் குறைவாக இருக்கும்போது மட்டுமே செல்லுபடியாகும். ஒரு பொருளின் கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றம், அப்பொருளின் ஆரம்பக் கன அளவை விட அதிகமாக இருந்தால், கன அளவு விரிவாக்கச் சமன்பாடு துல்லியமான முடிவுகளைத் தராது. பொதுவாக, திண்மப் பொருட்களில் ஏற்படும் கன அளவு மாற்றம் மிகப் பெரியதாக இருப்பதில்லை. இதற்கு மாறாக, திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்களின் கன அளவு குணக மதிப்பு மிகவும் பெரியதாக இருக்கும். வாயுக்களுக்கான கன அளவு குணகமும் வெப்பநிலை மாற்றங்களால் எளிதில் மாறுகிறது. எனவே, மேலே உள்ள சூத்திரம் திண்மப் பொருட்களின் விரிவாக்கத்திற்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. வாயுவின் கன அளவு மாற்றத்தைக் கண்டறிவதற்கான சூத்திரம், 11 ஆம் வகுப்பில் வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு என்ற பாடத்தில் கற்பிக்கப்படும்.
