حاسبة التمدد الحراري

طريقة الاستخدام

1. اختر المادة التي صُنعت منها القطعة، مثلاً الألومنيوم.
2. اكتب الطول، م والحجم، لتر للقطعة قبل التغير، مثلاً 10 و1.
3. اكتب تغير الحرارة، °م، مثلاً 50 لارتفاع 50 درجة.
4. اقرأ تغير الطول، مم وتغير الحجم، مل، ثم الخطوات.

كيف يُحسب التمدد

تتمدد المادة الصلبة عند تسخينها، لأن ذراتها تهتز بسعة أكبر فتدفع بعضها بعيداً عن بعض. وفي التغير الحراري الصغير مقارنةً بالحرارة نفسها، يتناسب تغير الطول وتغير الحجم مع تغير الحرارة، كما يصفه OpenStax في University Physics Volume 2، القسم 1.3.

ΔL = α × L × ΔT
ΔV = β × V × ΔT

ΔL = تغير الطول، م
ΔV = تغير الحجم، بوحدة V
α  = المعامل الطولي، لكل °م
β  = المعامل الحجمي، لكل °م
L  = الطول قبل التغير، م
V  = الحجم قبل التغير
ΔT = تغير الحرارة، °م

• التغير يتناسب مع الطول: الطول المضاعف يعطي تغيراً مضاعفاً.
• لكل مادة معامل خاص بها. وعند التغير الحراري نفسه، يتغير الإنفار في الطول نحو 28 مرة أقل من الألومنيوم.
• انخفاض الحرارة يعطي تغيراً سالباً، فتنكمش القطعة.

المعاملات المستخدمة

القيم هي قيم الجدول 1.2 في القسم المذكور من OpenStax، للمواد الصلبة، بوحدة 10⁻⁶ لكل درجة مئوية. ولا يذكر القسم درجة الحرارة المرجعية لجدوله.

ما لا تشمله الحاسبة

• السوائل والغازات. يذكرها المصدر بمعامل حجمي فقط، ومعامل الماء 210 × 10⁻⁶ لكل °م في الجدول نفسه.
• التغيرات الكبيرة في الحرارة، حيث يتغير المعامل نفسه مع الحرارة.
• الإجهاد في قطعة مثبتة بحيث لا تستطيع التمدد. وهذا يحتاج إلى صلابة المادة وتصميم الوصلة.

الأسئلة الشائعة