الحرارة وانتقالها: التمدد الحراري — الأولى ثانوي

الحرارة وانتقالها: التمدد الحراري

الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة تنتقل من الجسم الساخن إلى الجسم البارد. التمدد الحراري هو زيادة في أبعاد المادة عند رفع درجة حرارتها.

التمدد الطولي للمواد الصلبة

يتغير طول قضيب معدني عند تغير درجة حرارته حسب العلاقة: ΔL = L₀ × α × ΔT حيث L₀ الطول الابتدائي، α معامل التمدد الخطي (وحدة: °C⁻¹)، ΔT تغير درجة الحرارة.

التمدد الحجمي

للمواد الصلبة: ΔV = V₀ × 3α × ΔT. للسوائل: ΔV = V₀ × β × ΔT حيث β معامل التمدد الحجمي. يتمدد الماء بشكل غير اعتيادي بين 0°C و 4°C (شذوذ الماء).

تطبيقات التمدد الحراري

من تطبيقاته: الثرمومتر (مقياس الحرارة) يعتمد على تمدد الزئبق أو الكحول. قضبان السكك الحديدية توضع بينها فراغات للتمدد. الجسور المعدنية تركب على دعامات متحركة.

تمارين تطبيقية

1. قضيب حديد طوله 2m عند 20°C. إذا سخن إلى 120°C، احسب طوله الجديد (α=1.2×10⁻⁵/°C).
2. لماذا تترك فراغات بين قضبان السكك الحديدية؟
3. كأس زجاجي حجمه 250mL عند 20°C. إذا سخن إلى 80°C، احسب الزيادة في الحجم (α=8×10⁻⁶/°C).

للمزيد: المتراجحات من الدرجة الثانية و المعادلات من الدرجة الثانية.