العلوم الفيزيائية — الظواهر الحرارية: التمدد الحراري للمواد الصلبة والسوائل والغازات — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الظواهر الحرارية: التمدد الحراري

التمدد الحراري هو زيادة حجم أو طول المادة نتيجة ارتفاع درجة حرارتها. يحدث لأن الجزيئات تتحرك بشكل أسرع وتتباعد عن بعضها. المواد المختلفة تتمدد بنسب مختلفة.

التمدد الطولي (في المواد الصلبة)

ΔL = α·L₀·ΔT حيث α معامل التمدد الطولي (K⁻¹)، L₀ الطول الأصلي، ΔT التغير في درجة الحرارة. معاملات تمدد: الألمنيوم α=23×10⁻⁶/K، النحاس α=17×10⁻⁶/K، الحديد α=11×10⁻⁶/K.

التمدد السطحي والحجمي

التمدد السطحي: ΔA = β·A₀·ΔT حيث β = 2α. التمدد الحجمي: ΔV = γ·V₀·ΔT حيث γ = 3α (للصلب) أو γ معامل التمدد الحجمي للسائل. سلوك الماء الشاذ: ينكمش من 0°C إلى 4°C ثم يتمدد بعدها.

تمارين

1. سكة حديد فولاذية طولها 20m عند 0°C. ما طولها عند 40°C؟ α=11×10⁻⁶/K.
2. خزان حديدي سعته 100L عند 0°C مليء بالكحول حتى الحافة. ما الكمية المسكوبة عند 30°C؟ γ(حديد)=33×10⁻⁶/K، γ(كحول)=1100×10⁻⁶/K.
3. اشرح ظاهرة الشذوذ الحراري للماء وأهميتها للكائنات المائية.

للمزيد: الهندسة الفضائية و الدوال الأسية.