మీరు విద్యుత్ కేబుళ్లను దగ్గరగా గమనిస్తే, అవి వదులుగా ఉండటం వల్ల కిందికి వంగి ఉండటాన్ని మీరు గమనిస్తారు. విద్యుత్ కేబుళ్లను కేవలం బిగించకుండా, ఉద్దేశపూర్వకంగా ఎందుకు వదులు చేస్తారు? తూర్పు నుసా తెంగారాలోని ఫ్లోరెస్ మరియు లెంబటాలో చాలా పైకప్పులు జింక్ (Zn) తో తయారు చేయబడ్డాయి. పగలు లేదా రాత్రి సమయంలో, జింక్ పైకప్పులు శబ్దం చేస్తాయి. జింక్ ఎందుకు శబ్దం చేస్తుంది? మీరు జావా ద్వీపంలో నివసిస్తుంటే, మీరు రైలు పట్టాలను గమనించి ఉండవచ్చు. రైలు జాయింట్ల వద్ద ఖాళీలు ఉంటాయి. రైలు జాయింట్ల వద్ద ఉండే ఈ ఖాళీల పని ఏమిటి? వ్యాకోచం అనే అంశానికి సంబంధించి మీరు ఆలోచించగల మరియు అడగగల విషయాలు చాలా ఉన్నాయి.
పొడవు విస్తరణ
చాలా ఘనపదార్థాలు వాటి ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు రేఖీయ వ్యాకోచానికి గురవుతాయి. దీని అర్థం వాటి పొడవు పెరగడం లేదా తగ్గడం. సాధారణంగా, ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ దాని పొడవు పెరుగుతుంది, అదే ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు దాని పొడవు తగ్గుతుంది. రేఖీయ వ్యాకోచం సన్నని తీగల వంటి వస్తువులలో మాత్రమే జరుగుతుందని మీరు అనుకోవచ్చు. ఉదాహరణకు, రోడ్డు పక్కన ఎండకు గురయ్యేలా నిలిపి ఉంచిన కారును తీసుకోండి. కారు బాగా వేడెక్కినప్పుడు, దాని లోహపు పలక మందంగా మారవచ్చు లేదా దాని భుజాల పొడవు పెరగవచ్చు. జింక్ కప్పు కూడా రేఖీయ వ్యాకోచానికి గురవుతుంది. ఈ సందర్భంలో, జింక్ బాగా వేడెక్కినప్పుడు, దాని అంచులు వ్యాకోచించి, ఆ జింక్ కూడా మందంగా మారవచ్చు. రైలు పట్టాలు మరియు ఇనుము లేదా ఉక్కు వంతెనల విషయంలో కూడా ఇదే జరుగుతుంది.
చాలా ఘనపదార్థాలు వాటి ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు వ్యాకోచిస్తాయి లేదా సంకోచిస్తాయి, కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత మార్పులు ఘనపదార్థాల వ్యాకోచాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో మనం అర్థం చేసుకోవాలి. పరికరాలు, భవనాలు, వాహనాలు మొదలైన వాటిని రూపకల్పన చేసేటప్పుడు ఇది చాలా ఉపయోగపడుతుంది. ఉదాహరణకు, రైలు పట్టాలలోని ఖాళీలు. రైలు పట్టాలు ఉక్కుతో తయారు చేయబడతాయి. ఇంజనీర్లు ప్రతి పట్టా మధ్య ఉండే ఖాళీల వెడల్పును లెక్కించారు. వేడి రోజున, పట్టాలు కొన్ని సెంటీమీటర్ల మేర వ్యాకోచిస్తాయి. వాటిపై నుండి రైలు వెళ్ళినప్పుడు, పట్టాల ఉష్ణోగ్రత కూడా పెరుగుతుంది, దీనివల్ల పట్టాలు ఎన్ని సెంటీమీటర్ల మేర వ్యాకోచిస్తాయి. చల్లని రాత్రి సమయంలో, పట్టాలు ఎన్ని సెంటీమీటర్ల మేర సంకోచిస్తాయి. ఈ విశ్లేషణ ఆధారంగా, పట్టాల ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు అవి ఒకదానికొకటి తాకకుండా, వంగిపోకుండా ఉండేలా ఇంజనీర్లు పట్టాల మధ్య ఖాళీల దూరాన్ని అంచనా వేస్తారు.
ఉష్ణోగ్రత మార్పు మరియు రేఖీయ వ్యాకోచ పరిమాణం మధ్య సంబంధాన్ని తెలిపే సూత్రాన్ని రాబట్టడానికి, కుడి వైపున ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా వ్యాకోచిస్తున్న ఒక ఘన వస్తువును పరిగణించండి. శీర్షిక: To = ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రత, T = తుది ఉష్ణోగ్రత, Lo = ప్రారంభ పొడవు, L = వ్యాకోచం తర్వాత పొడవు, డెల్టా L = పొడవులో మార్పు, డెల్టా T = ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు.
వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత T₀ అయినప్పుడు ( వస్తువు ఇంకా చల్లగా ఉన్నప్పుడు), వస్తువు పొడవు L₀ అవుతుంది . వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత T అయినప్పుడు (వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు), వస్తువు పొడవు L అవుతుంది. పరిశీలనలు మరియు ప్రయోగాల ఫలితాల ఆధారంగా, వస్తువు పొడవులో మార్పు ఉష్ణోగ్రతలో మార్పుకు అనుపాతంలో ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే, వస్తువు పొడవు పెరుగుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, ఉష్ణోగ్రత తగ్గితే, వస్తువు పొడవు తగ్గుతుంది. వస్తువు పొడవులో మార్పు దాని ప్రారంభ పొడవుకు (L₀) కూడా అనుపాతంలో ఉంటుంది . ఉష్ణోగ్రత మార్పు పరిమాణం ఒకే విధంగా ఉంటే, ఉదాహరణకు, 10 మీటర్ల పొడవున్న వస్తువు, కేవలం 5 మీటర్ల పొడవున్న వస్తువుతో పోలిస్తే పొడవులో 2 రెట్లు పెరుగుతుంది. కాబట్టి వస్తువు పొడవు పెరిగే కొద్దీ, దాని వ్యాకోచం కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఒక వస్తువు పొడవులో మార్పు (డెల్టా L) ఉష్ణోగ్రతలో మార్పుకు (డెల్టా T) అనుపాతంలో ఉంటుంది:
వస్తువు పొడవులో మార్పు (డెల్టా L) వస్తువు యొక్క ప్రారంభ పొడవు (L) కు అనుపాతంలో ఉంటుందిo):
ప్రతి వస్తువు పొడవులో మార్పు భిన్నంగా ఉంటుంది. అది పెద్దది అయినప్పటికీ ఉష్ణోగ్రత మార్పులు అదేవిధంగా, ఇనుము అనుభవించే వ్యాకోచం గాజు అనుభవించే వ్యాకోచం వలె ఉండదు. ఇతర వస్తువులకు కూడా ఇది వర్తిస్తుంది. అందువల్ల, రేఖీయ వ్యాకోచం ప్రతి వస్తువు యొక్క రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రతి వస్తువు యొక్క రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకాన్ని ప్రయోగాల ద్వారా పొందుతారు. రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, పొడవులో పెరుగుదల అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం ఎంత తక్కువగా ఉంటే, పొడవులో పెరుగుదల అంత తక్కువగా ఉంటుంది. ఒక వస్తువు పొడవులోని మార్పు రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకానికి అనుపాతంలో ఉంటుందని చెప్పవచ్చు.
పై మూడు పోలికలు ఒక సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించబడ్డాయి:
వ్యాకోచం లేదా సంకోచం చెందిన తర్వాత ఒక వస్తువు యొక్క మొత్తం పొడవును, ఆ వస్తువు యొక్క ప్రారంభ పొడవు (L) మరియు λ లను కూడటం ద్వారా పొందవచ్చు.o) మరియు వస్తువు పొడవులో మార్పులు (డెల్టా L).
ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు (TT)o) రుణాత్మకం అయితే, పొడవులో మార్పు (LL)o) కూడా రుణాత్మకంగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, వస్తువు యొక్క పొడవు తగ్గుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, ఉష్ణోగ్రత మార్పు (TT) అయితేo) ధనాత్మకంగా ఉంటే, అప్పుడు పొడవులో మార్పు (LLo) కూడా ధనాత్మకం. ఈ సందర్భంలో వస్తువు పొడవు పెరుగుతుంది.
20 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనపదార్థాల రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది. ద్రవాలు మరియు వాయువులు ఆకారాన్ని మార్చుకుంటాయి, దీనివల్ల అవి రేఖీయ వ్యాకోచానికి గురికావు. ఘనపదార్థాల రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం ఉష్ణోగ్రతపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఘనపదార్థాల రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం కూడా మారుతూ ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం మరీ ఎక్కువగా లేకపోతే, రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకంలోని వ్యత్యాసం కూడా మరీ ఎక్కువగా ఉండదు, కాబట్టి దానిని విస్మరించవచ్చు.
వాల్యూమ్ విస్తరణ
పొడవు విస్తరణ కేవలం ఘన వస్తువులలో మాత్రమే జరుగుతుంది, ఘనపరిమాణ విస్తరణ ఘన, ద్రవ లేదా వాయువు అనే తేడా లేకుండా అన్ని వస్తువులలో జరుగుతుంది. ఘనపరిమాణ విస్తరణ సమీకరణం పొడవు విస్తరణ సమీకరణాన్ని పోలి ఉంటుంది.
ఒక వస్తువు (ఘన, ద్రవ, లేదా వాయువు అయినా) యొక్క ఘనపరిమాణంలో మార్పు దాని ప్రారంభ ఘనపరిమాణం కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పైన ఉన్న ఘనపరిమాణ వ్యాకోచ సమీకరణం చెల్లుబాటు అవుతుంది. ఒక వస్తువు యొక్క ఘనపరిమాణంలో మార్పు దాని ప్రారంభ ఘనపరిమాణం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ఘనపరిమాణ వ్యాకోచ సమీకరణం కచ్చితమైన ఫలితాలను ఇవ్వదు. సాధారణంగా ఘన వస్తువులలో ఘనపరిమాణ మార్పు మరీ ఎక్కువగా ఉండదు. దీనికి విరుద్ధంగా, ద్రవాలు మరియు వాయువుల ఘనపరిమాణ గుణకం విలువ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. వాయువుల ఘనపరిమాణ గుణకం కూడా ఉష్ణోగ్రతలో మార్పులతో సులభంగా మారుతుంది. అందువల్ల, పైన ఉన్న సూత్రాన్ని ఘన వస్తువుల వ్యాకోచం కోసం మాత్రమే ఉపయోగిస్తారు. వాయువు ఘనపరిమాణంలో మార్పును నిర్ణయించే సూత్రాన్ని 11వ తరగతిలో వాయువుల గతి సిద్ధాంతం అనే అంశంలో అధ్యయనం చేస్తాము.
