Васеъшавии гармӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳалли онҳо
1. Варақаи пӯлод дар ҳарорати 20 ° C андозае дорад, ки дар расми зер нишон дода шудааст. Агар коэффитсиенти васеъшавии хаттии пӯлод 10-5°C-1 бошад , пас тағйирёбии масоҳат дар ҳарорати 60 ° C чӣ қадар аст?
Маълум:
Дарозии пӯлод = 40 см 
Паҳнои пӯлод = 20 см
Ҳарфи ибтидоии масоҳати пӯлод (Ao ) = (40)(20) = 800 см2
Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ (α) = 10 -5 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии масоҳат (β) = 2 x коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ (2α) = 2 x 10 -5 o C -1
Тағйирёбии ҳарорат (ΔT) = 60 o C – 20 o C = 40 o C
Мехоҳед: Тағйирёбии масоҳати пӯлод дар ҳарорати 60 ° C
Ҳал:
Муодилаи васеъшавии масоҳат:
ΔA = β A o ΔT
ΔA = афзоиши масоҳати пӯлод, β = Коэффитсиенти васеъшавии масоҳат, A o = масоҳати ибтидоӣ, ΔT = тағйирёбии ҳарорат = ҳарорати ниҳоӣ - ҳарорати ибтидоӣ
Афзоиши масоҳати пӯлод:
ΔA = β A o ΔT
ΔA = (2 x 10 -5 )(800)(40) = 0.64 см
2. Лавҳаи оҳан дар ҳарорати 20 ° C дар расми зер нишон дода шудааст. Агар ҳарорат то 100 ° C баланд карда шавад ва коэффитсиенти васеъшавии хаттии оҳан 1.1 x 10 -7 ° C -1 бошад , пас масоҳати ниҳоии лавҳа чанд аст?
Маълум:
Дарозии табақча = 2 м 
Паҳнои табақ = 2 м
Масоҳати ибтидоии оҳан (Ao ) = (2)(2) = 4 м2
Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои оҳан (α) = 1.1 x 10 -7 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии масоҳат барои оҳан (β) = 2 x коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои оҳан (2α) = 2.2 x 10 -7 o C -1
Тағйирёбии ҳарорат (ΔT) = 100 o C – 20 o C = 80 o C
Дархост : Майдони оҳан дар ҳарорати 100 ° C
Ҳал:
Афзоиши дарозӣ:
ΔA = β A o ΔT
ΔA = (2.2 x 10 -7 )(4)(80) = 704 x 10 -7 = 0,0000704 м2
Минтақаи оҳан:
Масоҳати оҳан = масоҳати ибтидоӣ + афзоиши масоҳат
Масоҳати оҳан = 4 м2 + 0.0000704 м2
Масоҳати оҳан = 4.0000704 м2
3. Пластинаи биринҷӣ бо коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ α = 18.10 -6 o C -1 дар 0 o C андоза дорад, ки дар расми зер нишон дода шудааст. Агар пластинка дар 80 o C гарм карда шавад, пас афзоиши масоҳати пластинка чанд аст?
Маълум:
Дарозии биринҷӣ = 40 см = 0.4 метр
Паҳнои биринҷӣ = 20 см = 0.2 метр
Масоҳати ибтидоии биринҷӣ (Ao ) = (0.4)(0.2) = 0.08 м2
Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои биринҷӣ (α) = 18 x 10 -6 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии масоҳат барои биринҷӣ (β) = 2 x Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ (2α) = 36 x 10 -6 o C -1
Тағйирёбии ҳарорат (ΔT) = 80 o C – 0 o C = 80 o C
Дархост: Афзоиши масоҳати биринҷӣ дар ҳарорати 80 ° C
Ҳал:
Афзоиши масоҳати биринҷӣ:
ΔA = β A o ΔT
ΔA = (36 x 10 -6 )(0.08)(80) = 230.4 x 10 -6 = 2.304 x 10 -4 м 2
4. Зарфи шишагин бо ҳаҷми 4 литр бо об пур карда шуда, сипас то баланд шудани ҳарорат 20 ° C гарм карда мешавад. Як қисми об рехта шудааст. Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои шиша = 9 x 10 -6 ° C -1 ; коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм барои об = 2.1 x 10 -4 ° C -1 . Ҳаҷми оби рехташударо муайян кунед.
Маълум:
Ҳаҷми ибтидоии газ ва об (V₂ ) = 4 литр
Баландшавии ҳарорати шиша ва об (ΔT) = 20 o C
Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои шиша (α) = 9 x 10 -6 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм барои шиша (γ) = 3α = 3 (9 x 10 -6 o C -1 ) = 27 x 10 -6 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм барои об (γ) = 2.1 x 10 -4 o C -1
Дархост: Миқдори оби рехташуда
Ҳал:
Муодилаи васеъшавии ҳаҷм:
V = V o + γ V o ΔT
V – V o = γ V o ΔT
ΔV = γ V o ΔT
V = ҳаҷми ниҳоӣ , V o = ҳаҷми ибтидоӣ , ΔV = тағирёбии ҳаҷм , γ = коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм , ΔT = тағирёбии ҳарорат.
Тағйирёбии ҳаҷми зарфи шишагӣ:
ΔV = γ V o ΔT = (27 x 10 -6 )(4)(20) = 2160 x 10 -6 = 2.160 x 10 -3 = 0.002160 литр
Тағйирёбии ҳаҷми об:
ΔV = γ V o ΔT = (2.1 x 10 -4 )(4)(20) = 168 x 10 -4 = 0.0168 литр
Тағйирёбии ҳаҷми об аз зарфи шишагӣ зиёдтар аст, аз ин рӯ, баъзе обҳо мерезанд.
Ҳаҷми оби рехташуда:
0.0168 литр – 0.002160 литр = 0.01464 литр = 0.015 литр
5. Зарфи пӯлодӣ (коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ = 10 -5 o C -1 ) бо ҳаҷми 6 литр, ки бо ацетон пур карда шудааст (коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм = 1.5 x 10 -3 o C -1 ). Агар зарф ва ацетон аз 0 o C то 40 o C гарм карда шаванд , ҳаҷми ацетони рехта чанд аст?
Маълум:
Ҳаҷми ибтидоии зарф ва ацетон (V₂₂ ) = 6 литр
Тағйирёбии ҳарорати зарф ва ацетон (ΔT) = 40 o C
Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ барои пӯлод (α) = 10 -5 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм барои пӯлод (γ) = 3α = 3 (10 -5 o C -1 ) = 3 x 10 -5 o C -1
Коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм барои ацетон (γ) = 1.5 x 10 -3 o C -1
Дархост: Ҳаҷми ацетони рехташуда
Ҳал:
Муодилаи васеъшавии ҳаҷм:
ΔV = γ V o ΔT
ΔV = тағйирёбии ҳаҷм , γ = коэффитсиенти васеъшавии ҳаҷм , Vo = ҳаҷми ибтидоӣ , ΔT = тағйирёбии ҳарорат.
Тағйирёбии ҳаҷми зарфи пӯлодӣ:
ΔV = γ V o ΔT = (3 x 10 -5 )(6)(40) = 720 x 10 -5 = 0.00720 литр
Тағйирёбии ҳаҷми ацетон:
ΔV = γ V o ΔT = (1.5 x 10 -3 )(6)(40) = 360 x 10 -3 = 0.360 литр
Тағйирёбии ҳаҷми ацетон нисбат ба зарфи пӯлодӣ зиёдтар аст , аз ин рӯ баъзе ҳабҳои ацетон.
Ҳаҷми ацетони рехташуда:
0.360 литр – 0.00720 литр = 0.3528 литр = 0.35 литр
- Васеъшавии гармӣ чист?
- ҷавоб: Васеъшавии гармӣ майли моддаро барои тағир додани ҳаҷми худ дар посух ба тағирёбии ҳарорат ифода мекунад.
- Васеъшавии гармӣ чӣ гуна ба зичии модда таъсир мерасонад?
- ҷавоб: Ҳангоми васеъшавии гармӣ, ҳаҷми он меафзояд, ки бо назардошти он ки массаи он доимӣ боқӣ мемонад, зичии он кам мешавад.
- Чаро байни қисматҳои пулҳо ва роҳҳои оҳан фосилаҳо мавҷуданд?
- ҷавоб: Ин фосилаҳо, ки аксар вақт пайвандҳои васеъкунанда номида мешаванд, барои мутобиқ шудан ба васеъшавӣ ва кашиши мавод аз сабаби тағирёбии ҳарорат тарҳрезӣ шудаанд ва аз деформатсия ё осеби эҳтимолӣ пешгирӣ мекунанд.
- Фарқи байни васеъшавии хаттӣ, ҳаҷмӣ ва масоҳатӣ чист?
- ҷавоб: Васеъшавии хаттӣ ба тағйирёбии як андоза (ба монанди дарозии чӯб) ишора мекунад; васеъшавии масоҳат ба тағйирёбии ду андоза (ба монанди масоҳати сатҳи варақ) ишора мекунад; ва васеъшавии ҳаҷмӣ ба тағйирёбии ҳар се андоза (ба монанди ҳаҷми моеъ) дахл дорад.
- Коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ чӣ гуна муайян карда мешавад?
- ҷавоб: Он ҳамчун тағйироти касрии дарозӣ дар ҳар як дараҷа дар тағйирёбии ҳарорат дар фишори доимӣ муайян карда мешавад. Барои модда, тағйироти дарозӣ (∆L) аз сабаби тағйирёбии ҳарорат (∆T) бо формула дода мешавад. , ки дар он дарозии ибтидоӣ аст ва коэффитсиенти васеъшавии хаттӣ аст.
- Чаро тасмаҳои биметаллӣ ҳангоми гарм кардан ё хунук кардан хам мешаванд?
- ҷавоб: Тасмаи биметаллӣ аз ду металли гуногун иборат аст, ки ба ҳам пайваст шудаанд. Азбаски ҳар як металл коэффитсиенти худро барои васеъшавии гармӣ дорад, онҳо ҳангоми тағирёбии ҳарорат бо суръати гуногун васеъ ё кам мешаванд. Ин васеъшавии тафовутӣ боиси хам шудани тасма мегардад.
- Падидаи васеъшавии ҳароратӣ бо баландшавии сатҳи баҳр чӣ гуна алоқаманд аст?
- ҷавоб: Як қисми болоравии сатҳи баҳрро метавон ба васеъшавии гармии оби баҳр нисбат дод. Ҳангоми баланд шудани ҳарорати Замин, уқёнусҳо гарм мешаванд, ки боиси васеъшавии об ва дар натиҷа баланд шудани сатҳи баҳр мегардад.
- Дар «васеъшавии ғайримуқаррарии об» чӣ рӯй медиҳад?
- ҷавоб: Бар хилофи аксари моддаҳо, об ҳангоми хунук шудан аз 4°C то 0°C васеъ мешавад ва сипас ҳангоми ях кардан танг мешавад. Ин аномалия маънои онро дорад, ки зичии максималии об дар 4°C аст. Аз ин рӯ, ях (ки нисбат ба оби моеъ зичии камтар дорад) дар рӯи об шино мекунад.
- Чаро васеъшавии гармӣ дар муҳандисӣ ва сохтмон муҳим аст?
- ҷавоб: Маводҳо бо тағйирёбии ҳарорат васеъ ё фишурда мешаванд. Бе ба назар гирифтани васеъшавии гармӣ, сохторҳо метавонанд фишори аз ҳад зиёд, деформатсия ё вайроншавиро аз сар гузаронанд. Муҳандисон ва меъморон хусусиятҳои тарроҳиро барои идоракунии бехатари ин тағйирот истифода мебаранд.
- Оё васеъшавии гармӣ метавонад баръакс шавад?
- ҷавоб: Бале, одатан вақте ки мавод хунук мешавад, он кашиши гармиро аз сар мегузаронад, ки баръакси васеъшавии гармӣ аст. Дараҷа ва хусусияти ин кашиш аз мавод ва шароит вобаста аст.
