يسمى التغير الذي يحدث في حجم الجسم عندما يكتسب حرارة. الخيارات المتاحة : التمدد الحراري✔️الغليان التقلص الحراري التبخر الإجابة الصحيحة من بين الخيارات هي : التمدد الحراري.
التوسع الحراري
التوسع الحراري هو الظاهرة التي يزداد فيها حجم الجسم عندما يتعرض لدرجة حرارة مرتفعة. تحدث هذه الظاهرة لأن الحرارة تسبب زيادة في الطاقة الحركية لجزيئات المادة، مما يؤدي إلى زيادة المسافة بين الجزيئات وزيادة حجم الجسم.
العوامل المؤثرة على التوسع الحراري
تتأثر كمية التوسع الحراري بعدة عوامل، منها:
نوع المادة: لكل مادة معامل تمدد حراري خاص بها، والذي يحدد مقدار تمددها عند زيادة درجة حرارتها.
التغير في درجة الحرارة: كلما زاد التغير في درجة الحرارة، زاد مقدار التوسع الحراري.
الحالة المادية: تختلف معاملات التمدد الحراري للمواد حسب حالتها المادية (صلبة، سائلة، غازية).
أنواع التوسع الحراري
هناك نوعان رئيسيان من التوسع الحراري:
التوسع الخطي: يحدث هذا النوع من التوسع في اتجاه واحد فقط، مثل طول الجسم.
التوسع الحجمي: يحدث هذا النوع من التوسع في جميع الاتجاهات الثلاثة، مما يؤدي إلى زيادة حجم الجسم.
التطبيقات الهندسية للتوسع الحراري
يستخدم التوسع الحراري في العديد من التطبيقات الهندسية، مثل:
الأجهزة ثنائية المعدن: تستخدم هذه الأجهزة في ترموستات ومفاتيح التحكم في درجة الحرارة، حيث يتسبب التوسع التفاضلي لمعدنين مختلفين في درجة الحرارة في إغلاق أو فتح دائرة كهربائية.
تعويض التوسع: تستخدم تقنيات التعويض لتعويض التوسع الحراري في الهياكل الكبيرة، مثل الجسور والمباني، لمنع حدوث أضرار أو تشوه.
محركات الاحتراق الداخلي: يستخدم التوسع الحراري للغاز في محركات الاحتراق الداخلي لتوليد الطاقة.
الآثار السلبية للتوسع الحراري
في حين أن التوسع الحراري له العديد من التطبيقات المفيدة، إلا أنه يمكن أن يكون له أيضًا آثار سلبية، مثل:
إجهاد المواد: يمكن أن يؤدي التوسع الحراري إلى إجهاد في المواد، مما يؤدي إلى تشوه أو فشل.
تلف المعدات: يمكن أن يؤدي التوسع الحراري إلى تلف المعدات بسبب تمدد المكونات أو التشوه.
مشاكل السلامة: يمكن أن تؤدي مشاكل التوسع الحراري إلى مخاطر السلامة، مثل التسريبات من الأنابيب أو خزانات الوقود.
الوقاية من الآثار السلبية للتوسع الحراري
يمكن اتخاذ خطوات للوقاية من الآثار السلبية للتوسع الحراري، مثل:
استخدام مواد منخفضة التمدد: اختيار مواد ذات معاملات تمدد حراري منخفضة لتقليل مقدار التوسع.
التصميم مع مراعاة التوسع: تصميم الهياكل والأجهزة مع مراعاة التوسع الحراري وتوفير أجهزة التعويض عند الضرورة.
الصيانة الدورية: إجراء صيانة دورية للمعدات للتحقق من التوسع الحراري والتأكد من عمل أجهزة التعويض بشكل صحيح.
التوسع الحراري هو ظاهرة مهمة يجب مراعاتها في العديد من المجالات الهندسية. من خلال فهم العوامل المؤثرة على التوسع الحراري وأنواعه وتطبيقاته، يمكن المهندسين استخدام هذه الظاهرة لصالحهم وتجنب آثارها السلبية المحتملة.